AVT5598 – 12V Solar Laddare
Solcellsmoduler blir billigare och blir därför mer populära. De kan framgångsrikt användas för att ladda batterier, till exempel i ett hus på landet eller en elektronisk väderstation. Den beskrivna enheten är en laddningsregulator anpassad för att arbeta med en inspänning som varierar över ett mycket brett område. Det kan vara användbart på tomten, på en camping eller campingplats.
1. Schematisk bild av solcellsladdaren
Systemet används för att ladda ett blybatteri (till exempel gel) i buffertläge, d.v.s. efter att ha nått den inställda spänningen börjar laddningsströmmen att falla. Som ett resultat är batteriet alltid i standby-läge. Laddarens matningsspänning kan variera inom 4 ... 25 V.
Möjligheten att använda både starkt och svagt solljus ökar laddningstiden avsevärt per dag. Laddströmmen är starkt beroende av inspänningen, men denna lösning har fördelar jämfört med att bara begränsa överspänningen från solcellsmodulen.
Laddningskretsen visas i fig. 1. Likströmskällan är en SEPIC topologiomvandlare baserad på det billiga och välkända MC34063A-systemet. Det fungerar i den typiska rollen som en nyckel. Om spänningen som tillförs komparatorn (stift 5) är för låg börjar den inbyggda transistoromkopplaren arbeta med konstant fyllning och frekvens. Driften avbryts om denna spänning överstiger referensspänningen (vanligtvis 1,25 V).
SEPIC topologiomvandlare, som kan både höja och sänka utspänningen, använder mycket oftare styrenheter som kan ändra utfyllnaden av nycklingssignalen. Att använda MC34063A i denna roll är en sällsynt lösning, men - som framgår av prototyptestning - tillräckligt för denna applikation. Ett annat kriterium var priset, som i fallet med MC34063A är betydligt lägre än för PWM-kontroller.
Två parallellkopplade kondensatorer C1 och C2 används för att minska det interna motståndet hos en strömförsörjning såsom en solcellsmodul. Parallell anslutning minskar de resulterande parasitparametrarna såsom resistans och induktans. Motstånd R1 används för att begränsa strömmen i denna process till cirka 0,44 A. Högre ström kan få den integrerade kretsen att överhettas. Kondensator C3 ställer in arbetsfrekvensen till cirka 80 kHz.
Induktorerna L1 och L2 och den resulterande kapacitansen hos kondensatorerna C4-C6 väljs så att omvandlaren kan arbeta inom ett mycket brett spänningsområde. Parallell anslutning av kondensatorer var tänkt att minska den resulterande ESR och ESL.
Diod LED1 används för att testa styrenhetens funktionalitet. Om så är fallet, avsätts den variabla komponenten av spänningen på spolen L2, vilket kan observeras av glödet från denna diod. Den slås på genom att trycka på S1-knappen så att den inte lyser sanslöst hela tiden. Motstånd R3 begränsar sin ström till cirka 2 mA, och D1 skyddar LED-dioden från genombrott orsakat av för hög avstängningsspänning. Resistor R4 läggs till för bättre omvandlarstabilitet vid låg strömförbrukning och låg spänning. Den absorberar en del av energin som L2-spolen ger till lasten. Det påverkar effektiviteten, men är litet - det effektiva värdet av strömmen som flyter genom den är bara några milliampere.
Kondensatorerna C8 och C9 jämnar ut rippelströmmen som tillförs genom dioden D2. Resistiv delare R5-R7 ställer in utspänningen till cirka 13,5V, vilket är den korrekta spänningen vid 12V gelbatteriets terminaler under buffertdrift. Denna spänning bör variera något med temperaturen, men detta faktum har utelämnats för att göra systemet enkelt. Denna motståndsdelare belastar det anslutna batteriet hela tiden, så det bör ha högsta möjliga motstånd.
Kondensator C7 minskar spänningsrippeln som ses av komparatorn och saktar ner responsen från återkopplingsslingan. Utan det, när batteriet är frånkopplat, kan utspänningen överstiga det säkra värdet för elektrolytiska kondensatorer, dvs. Tillägget av denna kondensator gör att systemet slutar byta nyckel då och då.
Laddaren är monterad på ett enkelsidigt kretskort med måtten 89 × 27 mm, vars monteringsschema visas i fig. bild 2. Alla element sitter i genomgående hålhus vilket är till stor hjälp även för personer som inte har så mycket erfarenhet av lödkolv. Jag föreslår att du inte använder ett IC-uttag eftersom det kommer att öka motståndet för anslutningarna till switchtransistorn.
2. Installationsschema för solladdare
En korrekt monterad enhet är omedelbart klar för drift och kräver ingen driftsättning. Som en del av kontrollen kan du applicera en konstant spänning på dess ingång och reglera den i ett givet område på 4 ... 20 V, observera avläsningarna från en voltmeter som är ansluten till utgången. Den bör byta sågtand i intervallet cirka 18 ... 13,5 V. Det första värdet är relaterat till laddningen av kondensatorerna och är inte kritiskt, men vid 13,5 V bör omvandlaren fungera igen.
Laddströmmen beror på ingångsspänningens strömvärde, eftersom inströmmen är begränsad till cirka 0,44 A. Mätningar har visat att batteriets laddningsström varierar från cirka 50 mA (4 V) till cirka 0,6 AA vid en spänning på 20 V. Du kan minska detta värde genom att öka motståndet R1, vilket ibland rekommenderas för batterier med liten kapacitet (2 Ah).
Laddaren är anpassad för att fungera med en fotovoltaisk modul med en nominell spänning på 12 V. Spänningar upp till 20 ... 22 V kan finnas på dess utgångar med låg strömförbrukning, därför installeras kondensatorer anpassade till spänningen på 25 V vid ingången till omvandlaren.Förlusterna är så stora att batteriet knappt laddas.
För att dra full nytta av laddaren, anslut en modul med en effekt på 10 W eller mer. Med mindre ström laddas batteriet också, men långsammare.
Lista över komponenter:
Motstånd:
R1: 0,68 ohm/1W
R2: 180 ohm/0,25W
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
Kondensor:
Cl, C1, C2, C8: 9 µF/220V
C3: 330 pF (keramisk)
C4…C6: 2,2 μF/50 V (MKT R = 5 mm)
C7: 1µF/50V (monolit.)
Halvledare:
Dl: 1H1
Dl: 2H1
LED1: 5 mm LED, t ex grön
US1:MC34063A(DIP8)
Övrig:
J1, J2: ARK2/5mm-kontakt
L1, L2: Choke 220uH (vertikal)
S1: mikrobrytare 6×6/13mm
