AVT5598 – 12V saulės įkroviklis

Fotovoltiniai moduliai tampa vis pigesni, todėl populiarėja. Jais sėkmingai galima įkrauti baterijas, pavyzdžiui, sodyboje ar elektroninėje meteorologinėje stotyje. Aprašytas įrenginys yra įkrovimo valdiklis, pritaikytas dirbti su įėjimo įtampa, kuri kinta labai plačiame diapazone. Tai gali būti naudinga svetainėje, stovyklavietėje ar stovyklavietėje.

1. Saulės įkroviklio schema

Sistema naudojama švino-rūgšties akumuliatoriui (pavyzdžiui, geliui) įkrauti buferiniu režimu, t.y. pasiekus nustatytą įtampą, įkrovimo srovė pradeda kristi. Dėl to baterija visada veikia budėjimo režimu. Įkroviklio maitinimo įtampa gali svyruoti nuo 4 iki 25 V.

Galimybė naudoti tiek stiprią, tiek silpną saulės šviesą žymiai padidina įkrovimo laiką per dieną. Įkrovimo srovė labai priklauso nuo įėjimo įtampos, tačiau šis sprendimas turi pranašumų, palyginti su tiesiog saulės modulio perteklinės įtampos ribojimu.

Įkroviklio grandinė parodyta fig. 1. Nuolatinės srovės maitinimo šaltinis yra SEPIC topologijos keitiklis, pagrįstas pigia ir gerai žinoma MC34063A sistema. Jis veikia įprastu klavišo vaidmeniu. Jei lyginamoji įtampa (5 kaištis) yra per žema, įmontuotas tranzistoriaus jungiklis pradeda veikti nuolatiniu užpildymu ir dažniu. Veikimas sustoja, jei ši įtampa viršija etaloninę įtampą (paprastai 1,25 V).

SEPIC topologijos keitikliai, galintys tiek pakelti, tiek sumažinti išėjimo įtampą, daug dažniau naudoja valdiklius, galinčius pakeisti raktų įvedimo signalo paminkštinimą. MC34063A naudojimas šiam vaidmeniui yra nedažnas sprendimas, tačiau, kaip rodo prototipo bandymai, šiai programai pakanka. Kitas kriterijus buvo kaina, kuri MC34063A atveju yra žymiai mažesnė nei PWM valdiklių.

Du lygiagrečiai sujungti kondensatoriai C1 ir C2 naudojami maitinimo šaltinio, pavyzdžiui, fotovoltinio modulio, vidinei varžai sumažinti. Lygiagretus sujungimas sumažina atsirandančius parazitinius parametrus, tokius kaip varža ir induktyvumas. Rezistorius R1 naudojamas apriboti šio proceso srovę iki maždaug 0,44 A. Didesnė srovė gali sukelti integrinio grandyno perkaitimą. Kondensatorius C3 nustato veikimo dažnį iki maždaug 80 kHz.

Induktoriai L1 ir L2 bei susidariusi kondensatorių C4-C6 talpa parenkami taip, kad keitiklis galėtų veikti labai plačiame įtampos diapazone. Lygiagretus kondensatorių prijungimas turėjo sumažinti susidariusį ESR ir ESL.

Diodas LED1 naudojamas valdiklio funkcionalumui patikrinti. Jei taip, tada kintamoji įtampos dalis nusėda ant ritės L2, kurią galima pastebėti šio diodo švytėjimu. Jis įsijungia paspaudus mygtuką S1, kad visą laiką beprasmiškai nešviestų. Rezistorius R3 riboja savo srovę iki maždaug 2 mA, o D1 apsaugo LED diodą nuo gedimo dėl per didelės išjungimo įtampos. Rezistorius R4 pridedamas siekiant geresnio keitiklio stabilumo esant mažoms srovės sąnaudoms ir žemai įtampai. Jis sugeria dalį energijos, kurią L2 ritė suteikia apkrovai. Tai turi įtakos efektyvumui, tačiau yra maža – juo tekančios srovės efektyvioji vertė siekia vos kelis miliamperus.

Kondensatoriai C8 ir C9 išlygina pulsuojančią srovę, tiekiamą per diodą D2. Varžinis skirstytuvas R5-R7 nustato išėjimo įtampą iki maždaug 13,5 V, kuri yra teisinga įtampa 12 V gelio akumuliatoriaus gnybtuose veikiant buferiui. Ši įtampa turėtų šiek tiek skirtis priklausomai nuo temperatūros, tačiau šis faktas buvo praleistas, kad sistema būtų paprasta. Šis rezistorių daliklis visą laiką apkrauna prijungtą bateriją, todėl ji turėtų turėti didžiausią įmanomą varžą.

Kondensatorius C7 sumažina įtampos pulsaciją, kurią mato lyginamoji medžiaga, ir sulėtina grįžtamojo ryšio kilpos atsaką. Be jo, atjungus akumuliatorių, išėjimo įtampa gali viršyti saugią elektrolitiniams kondensatoriams reikšmę, t.y. Pridėjus šį kondensatorių, sistema retkarčiais nustoja perjungti raktą.

Įkroviklis sumontuotas ant vienpusės spausdintinės plokštės, kurios matmenys 89 × 27 mm, kurios surinkimo schema parodyta fig. 2 piešinys. Visi elementai yra kiauryminiuose korpusuose, o tai puikiai padeda net ir neturintiems didelės patirties su lituokliu. Siūlau nenaudoti IC lizdo, nes jis padidins jungiklių tranzistoriaus jungčių varžą.

2. Saulės įkroviklio montavimo schema

Teisingai surinktas prietaisas iš karto paruoštas darbui ir jo nereikia paleisti. Kaip valdymo dalį galite įvesti nuolatinę įtampą ir reguliuoti ją tam tikrame 4 ... 20 V diapazone, stebėdami prie išvesties prijungto voltmetro rodmenis. Jis turėtų pakeisti pjūklą maždaug 18 ... 13,5 V diapazone. Pirmoji reikšmė yra susijusi su kondensatorių įkrovimu ir nėra kritinė, tačiau esant 13,5 V keitiklis vėl turėtų veikti.

Įkrovimo srovė priklauso nuo įvesties įtampos srovės vertės, nes įvesties srovė ribojama iki maždaug 0,44 A. Matavimai parodė, kad akumuliatoriaus įkrovimo srovė svyruoja nuo maždaug 50 mA (4 V) iki maždaug 0,6 AA, kai įtampa yra 20 V. Galite sumažinti šią reikšmę padidindami varžą R1, o tai kartais patartina mažos talpos (2 Ah) akumuliatoriams.

Įkroviklis pritaikytas dirbti su fotovoltiniu moduliu, kurio vardinė įtampa yra 12 V. Jo išėjimuose gali būti įtampa iki 20 ... 22 V su mažu srovės suvartojimu, todėl montuojami kondensatoriai, pritaikyti 25 V įtampai. keitiklio įėjime.Nuostoliai tokie dideli, kad Akumuliatorius beveik neįkraunamas.

Norėdami išnaudoti visas įkroviklio galimybes, prijunkite modulį, kurio galia 10 W ar daugiau. Esant mažesnei galiai, baterija taip pat kraus, bet lėčiau.

Komponentų sąrašas:

Rezistoriai:

R1: 0,68 omo / 1 W.

R2: 180 omo / 0,25 W.

R3: 6,8 kΩ / 0,25 W

R4: 2,2 kΩ / 0,25 W

R5: 68 kΩ / 0,25 W

R6: 30 kΩ / 0,25 W

R7: 10 kΩ / 0,25 W

Kondensatoriai:

C1, C2, C8, C9: 220 μF/25 V

C3: 330 pF (keramika)

C4…C6: 2,2 μF/50 V (MKT R = 5 mm)

C7: 1 μF/50 V (monolitas)

Puslaidininkiai:

D1: 1H4148

D2: 1H5819

LED1: 5 mm šviesos diodas, pvz., žalias

US1:MC34063A(DIP8)

kita:

J1, J2: ARK2/5mm jungtis

L1, L2: droselis 220uH (vertikalus)

S1: mikro jungiklis 6×6/13mm