AVT5598 – Зарядное устройство от солнечных батарей 12В

Фотоэлектрические модули дешевеют и поэтому становятся все более популярными. Их можно с успехом использовать для зарядки аккумуляторов, например, на даче или электронной метеостанции. Описываемое устройство представляет собой контроллер заряда, приспособленный для работы с входным напряжением, изменяющимся в очень широких пределах. Он может пригодиться на участке, в турбазе или турбазе.

1. Принципиальная схема солнечного зарядного устройства

Система используется для зарядки свинцово-кислотного аккумулятора (например, гелевого) в буферном режиме, т.е. после достижения заданного напряжения зарядный ток начинает падать. В результате аккумулятор всегда находится в режиме ожидания. Напряжение питания зарядного устройства может изменяться в пределах 4…25 В.

Возможность использования как сильного, так и слабого солнечного света значительно увеличивает время зарядки в сутки. Зарядный ток сильно зависит от входного напряжения, но это решение имеет преимущества перед простым ограничением избыточного напряжения от солнечного модуля.

Схема зарядного устройства представлена ​​на рис. 1. Источником энергии постоянного напряжения является преобразователь, выполненный в топологии SEPIC, на основе дешевой и известной системы MC34063A. Он работает в типичной роли ключа. Если напряжение, подаваемое на компаратор (ножка 5), слишком низкое, встроенный транзисторный ключ начинает работать с постоянным заполнением и частотой. Работа останавливается, если это напряжение превышает опорное напряжение (обычно 1,25 В).

В преобразователях топологии SEPIC, способных как повышать, так и понижать выходное напряжение, гораздо чаще используются контроллеры, способные изменять заполнение сигнала манипуляции. Использование MC34063A в этой роли — нечастое решение, но — как показали испытания прототипа — достаточное для данного приложения. Еще одним критерием была цена, которая в случае MC34063A существенно ниже, чем у ШИМ-контроллеров.

Два конденсатора C1 и C2, соединенные параллельно, используются для уменьшения внутреннего сопротивления источника питания, такого как фотогальванический модуль. Параллельное соединение снижает результирующие паразитные параметры, такие как сопротивление и индуктивность. Резистор R1 используется для ограничения тока этого процесса примерно до 0,44 А. Более высокий ток может вызвать перегрев интегральной схемы. Конденсатор C3 устанавливает рабочую частоту примерно на 80 кГц.

Дроссели L1 и L2 и результирующая емкость конденсаторов С4-С6 подобраны таким образом, чтобы преобразователь мог работать в очень широком диапазоне напряжений. Параллельное соединение конденсаторов должно было уменьшить результирующие ESR и ESL.

Диод LED1 используется для проверки работоспособности контроллера. Если это так, то переменная составляющая напряжения откладывается на катушке L2, что можно наблюдать по свечению этого диода. Включается нажатием на кнопку S1, чтобы не светился бессмысленно все время. Резистор R3 ограничивает его ток примерно до 2 мА, а D1 защищает диод светодиода от пробоя, вызванного чрезмерным запирающим напряжением. Резистор R4 добавлен для лучшей стабильности преобразователя при низком токе потребления и низком напряжении. Он поглощает часть энергии, которую катушка L2 отдает в нагрузку. Он влияет на КПД, но невелик — действующее значение тока, протекающего через него, составляет всего несколько миллиампер.

Конденсаторы С8 и С9 сглаживают пульсации тока, подаваемого через диод D2. Резистивный делитель R5-R7 устанавливает выходное напряжение примерно на уровне 13,5 В, что соответствует правильному напряжению на клеммах 12-вольтовой гелевой батареи во время буферной работы. Это напряжение должно немного меняться с температурой, но этот факт был опущен, чтобы не усложнять систему. Этот резисторный делитель все время нагружает подключенную батарею, поэтому он должен иметь максимально возможное сопротивление.

Конденсатор C7 уменьшает пульсации напряжения, наблюдаемые компаратором, и снижает скорость реакции контура обратной связи. Без него при отключении аккумулятора выходное напряжение может превысить безопасное для электролитических конденсаторов значение, т. побег. Добавление этого конденсатора приводит к тому, что система время от времени перестает переключать ключ.

Зарядное устройство смонтировано на односторонней печатной плате размерами 89×27 мм, схема сборки которой представлена ​​на рис. aworan 2. Все элементы находятся в корпусах для сквозного монтажа, что является большим подспорьем даже для людей, не имеющих большого опыта в обращении с паяльником. Я предлагаю не использовать гнездо для интегральной схемы, потому что это увеличит сопротивление соединений с транзистором ключа.

2. Схема установки солнечного зарядного устройства

Правильно собранное устройство сразу готово к работе и не требует никаких пуско-наладочных работ. В рамках управления можно подавать на его вход постоянное напряжение и регулировать его в заданном диапазоне 4…20 В, соблюдая показания вольтметра, присоединенного к выходу. Оно должно изменяться пилообразно в диапазоне примерно 18…13,5 В. Первое значение связано с зарядкой конденсаторов и не критично, но при 13,5 В преобразователь должен снова заработать.

Зарядный ток зависит от текущего значения входного напряжения, так как входной ток ограничен примерно 0,44 А. Как показали измерения, ток зарядки аккумулятора варьируется от примерно 50 мА (4 В) до примерно 0,6 А. А при напряжении 20 В. Можно уменьшить это значение, увеличив сопротивление R1, что иногда целесообразно для аккумуляторов небольшой емкости (2 Ач).

Зарядное устройство приспособлено для работы с фотогальваническим модулем с номинальным напряжением 12 В. На его выводах может находиться напряжение до 20…22 В с малым потреблением тока, поэтому на входе преобразователя установлены конденсаторы, адаптированные к используется напряжение 25 В. В потери настолько велики, что батарея практически не заряжается.

Чтобы воспользоваться всеми преимуществами зарядного устройства, присоедините к нему модуль мощностью от 10 Вт. При меньшей мощности аккумулятор тоже будет заряжаться, но медленнее.

Atokọ awọn paati:

Awọn alatako:

R1: 0,68 Ом/1 Вт

R2: 180 Ом/0,25 Вт

R3: 6,8 кОм/0,25 Вт

R4: 2,2 кОм/0,25 Вт

R5: 68 кОм/0,25 Вт

R6: 30 кОм/0,25 Вт

R7: 10 кОм/0,25 Вт

Kondensatory:

C1, C2, C8, C9: 220 μF/25 V

C3: 330 пФ (керамика)

C4…C6: 2,2 μF/50 V (MKT R = 5 mm)

C7: 1 μF/50 V (monolit.)

Полупроводники:

D1: 1H4148

D2: 1H5819

LED1: 5 мм LED, например, зеленый

US1: MC34063A (DIP8)

awọn miiran:

J1, J2: разъем ARK2 / 5 мм

L1, L2: дроссель 220 мкГн (вертикальный)

S1: микропереключатель 6 × 6/13 мм