AVT5598 – 12V Solar Şarj Cihazı

Fotovoltaik modüller giderek daha ucuz hale geliyor ve bu nedenle giderek daha popüler hale geliyor. Örneğin bir kır evinde veya elektronik hava istasyonunda pilleri şarj etmek için başarıyla kullanılabilirler. Açıklanan cihaz, çok geniş bir aralıkta değişen bir giriş voltajıyla çalışacak şekilde uyarlanmış bir şarj kontrol cihazıdır. Sitede, kamp alanında veya kamp alanında faydalı olabilir.

1. Solar şarj cihazının şematik diyagramı

Sistem, bir kurşun-asit aküyü (örneğin bir jel akü) tampon modunda şarj etmek için kullanılır; Ayarlanan voltaja ulaştıktan sonra şarj akımı düşmeye başlar. Sonuç olarak pil her zaman bekleme modundadır. Şarj cihazının besleme voltajı 4…25 V arasında değişebilir.

Hem güçlü hem de zayıf güneş ışığını kullanabilme yeteneği, günlük şarj süresini önemli ölçüde artırır. Şarj akımı büyük ölçüde giriş voltajına bağlıdır, ancak bu çözümün güneş modülünden gelen aşırı voltajı basit bir şekilde sınırlamaya göre avantajları vardır.

Şarj cihazı devresi Şekil 1'de gösterilmektedir. 34063. DC güç kaynağı, ucuz ve iyi bilinen MC5A sistemini temel alan SEPIC topolojisinde yapılmış bir dönüştürücüdür. Tipik bir anahtar rolünde çalışır. Karşılaştırıcıya (pim 1,25) sağlanan voltaj çok düşükse, yerleşik transistör anahtarı sabit bir dolum ve frekansla çalışmaya başlar. Bu voltaj referans voltajını (tipik olarak XNUMX V) aşarsa çalışma durur.

Çıkış voltajını hem artırabilen hem de azaltabilen SEPIC dönüştürücülerin, anahtarlama sinyalinin içeriğini değiştirebilen denetleyicileri kullanma olasılığı daha yüksektir. MC34063A'nın bu rolde kullanılması yaygın bir çözüm değildir ancak prototip testlerinin gösterdiği gibi bu uygulama için yeterlidir. Diğer bir kriter ise MC34063A durumunda PWM kontrolörlerinden önemli ölçüde daha düşük olan fiyattır.

Fotovoltaik modül gibi bir güç kaynağının iç direncini azaltmak için paralel bağlanan iki kapasitör C1 ve C2 kullanılır. Paralel bağlantı, direnç ve endüktans gibi ortaya çıkan parazitik parametreleri azaltır. Direnç R1, bu işlemin akımını yaklaşık 0,44 A ile sınırlamak için kullanılır. Daha yüksek akım, entegre devrenin aşırı ısınmasına neden olabilir. Kapasitör C3, çalışma frekansını yaklaşık 80 kHz'e ayarlar.

L1 ve L2 bobinleri ve C4-C6 kapasitörlerinin sonuçta ortaya çıkan kapasitansı, dönüştürücünün çok geniş bir voltaj aralığında çalışabileceği şekilde seçilir. Kapasitörlerin paralel bağlanması, ortaya çıkan ESR ve ESL'yi azaltmış olmalıdır.

LED1 diyot, denetleyicinin işlevselliğini kontrol etmek için kullanılır. Eğer durum böyleyse, o zaman alternatif voltaj bileşeni L2 bobini üzerinde biriktirilir ve bu diyotun parlamasıyla gözlemlenebilir. Sürekli anlamsız şekilde yanmaması için S1 tuşuna basılarak açılır. Direnç R3, akımını yaklaşık 2 mA ile sınırlar ve D1, LED diyotu aşırı kapatma voltajının neden olduğu arızalardan korur. Düşük akım tüketimi ve düşük voltajda daha iyi dönüştürücü stabilitesi için R4 direnci eklenmiştir. L2 bobininin yüke sağladığı enerjinin bir kısmını emer. Verimliliği etkiler, ancak küçüktür; içinden akan akımın etkin değeri yalnızca birkaç miliamperdir.

Kondansatörler C8 ve C9, D2 diyotundan sağlanan akımın dalgalanmalarını yumuşatır. Dirençli bölücü R5-R7, çıkış voltajını yaklaşık 13,5 V'a ayarlar; bu, tampon çalışması sırasında 12 V jel akünün terminallerindeki doğru voltajdır. Bu voltajın sıcaklığa göre biraz değişmesi gerekir, ancak sistemi basit tutmak için bu gerçek göz ardı edilmiştir. Bu direnç bölücü bağlı olan aküyü her zaman yükler, dolayısıyla mümkün olan en yüksek dirence sahip olmalıdır.

Kondansatör C7, karşılaştırıcı tarafından gözlemlenen voltaj dalgalanmasını azaltır ve geri besleme döngüsünün tepki hızını azaltır. Bu olmadan, akü bağlantısı kesildiğinde çıkış voltajı elektrolitik kapasitörler için güvenli değeri aşabilir, yani. kaçış. Bu kapasitörün eklenmesi sistemin zaman zaman anahtarlamayı durdurmasına neden olur.

Şarj cihazı, montaj şeması Şekil 89'de gösterilen 27xXNUMX mm ölçülerinde tek taraflı baskılı devre kartı üzerine monte edilmiştir. şekil 2. Tüm elemanlar, baştan sona montaj için muhafazaların içine yerleştirilmiştir; bu, havya kullanma konusunda fazla deneyimi olmayan kişiler için bile büyük bir yardımcıdır. Anahtar transistörüne giden bağlantıların direncini artıracağından IC soketini kullanmamanızı öneririm.

2. Solar şarj cihazının kurulum şeması

Doğru şekilde monte edilmiş bir cihaz hemen kullanıma hazırdır ve herhangi bir devreye alma işlemi gerektirmez. Kontrolün bir parçası olarak, girişine sabit bir voltaj uygulayabilir ve çıkışa bağlı voltmetrenin okumalarını gözlemleyerek onu belirli bir 4...20 V aralığında düzenleyebilirsiniz. Yaklaşık 18...13,5 V aralığında testere dişi gibi değişmelidir. İlk değer kapasitörlerin şarj edilmesiyle ilgilidir ve kritik değildir, ancak 13,5 V'ta dönüştürücünün yeniden çalışmaya başlaması gerekir.

Giriş akımı yaklaşık 0,44 A ile sınırlı olduğundan şarj akımı mevcut giriş voltajına bağlıdır. Akü şarj akımının 50 V'ta yaklaşık 4 mA (0,6 V) ile yaklaşık 20 A arasında değiştiği ölçülmüştür. Bu değeri artırarak azaltın bazen küçük kapasiteli piller (1 Ah) için tavsiye edilen R2 direnci.

Şarj cihazı, 12 V nominal gerilime sahip bir fotovoltaik modülle çalışacak şekilde uyarlanmıştır. Terminalleri, düşük akım tüketimiyle 20...22 V'a kadar gerilimler içerebilir, bu nedenle dönüştürücü girişine gerilime uyarlanmış kapasitörler takılıdır. 25 V'ta kullanılır. Kayıplar o kadar büyük ki Pil pratikte şarj olmuyor.

Şarj cihazından tam olarak yararlanmak için şarj cihazına 10 W veya daha fazla güce sahip bir modül takın. Daha az güçle pil de şarj olur, ancak daha yavaş.

Bileşenlerin listesi:

dirençler:

R1: 0,68 ohm/1 watt

R2: 180 ohm/0,25 watt

R3: 6,8 kOhm/0,25 W

R4: 2,2 kOhm/0,25 W

R5: 68 kOhm/0,25 W

R6: 30 kOhm/0,25 W

R7: 10 kOhm/0,25 W

Kapasitörler:

C1, C2, C8, C9: 220 μF/25 V

C3: 330 pF (seramik)

C4…C6: 2,2 μF/50 V (MKT R = 5 mm)

C7: 1 μF/50 V (tek ışıklı)

Yarı iletkenler:

D1: 1N4148

D2: 1N5819

LED1: 5mm LED, örneğin yeşil

US1:MC34063A(DIP8)

diğer:

J1, J2: ARK2/5mm konnektör

L1, L2: 220uH indüktör (dikey)

S1: mikro anahtar 6×6/13mm