AVT5598 – 12V saules lādētājs
Fotoelektriskie moduļi kļūst lētāki un tāpēc kļūst arvien populārāki. Tos var veiksmīgi izmantot, lai uzlādētu akumulatorus, piemēram, lauku mājā vai elektroniskā meteoroloģiskā stacijā. Aprakstītā ierīce ir uzlādes kontrolieris, kas pielāgots darbam ar ieejas spriegumu, kas mainās ļoti plašā diapazonā. Tas var noderēt uz vietas, nometnē vai nometnes vietā.
1. Saules lādētāja shematiskā shēma
Sistēmu izmanto svina-skābes akumulatora (piemēram, gēla) uzlādēšanai buferrežīmā, t.i. pēc iestatītā sprieguma sasniegšanas lādēšanas strāva sāk kristies. Tā rezultātā akumulators vienmēr ir gaidīšanas režīmā. Lādētāja barošanas spriegums var mainīties robežās no 4 ... 25 V.
Iespēja izmantot gan spēcīgu, gan vāju saules gaismu ievērojami palielina uzlādes laiku dienā. Uzlādes strāva ir ļoti atkarīga no ieejas sprieguma, taču šim risinājumam ir priekšrocības salīdzinājumā ar vienkāršu saules moduļa pārsprieguma ierobežošanu.
Lādētāja ķēde ir parādīta attēlā. 1. Līdzstrāvas barošanas avots ir SEPIC topoloģijas pārveidotājs, kura pamatā ir lēta un labi zināma MC34063A sistēma. Tas darbojas tipiskā atslēgas lomā. Ja salīdzinājumam piegādātais spriegums (5. taps) ir pārāk zems, iebūvētais tranzistora slēdzis sāk darboties ar nemainīgu pildījumu un frekvenci. Darbība tiek pārtraukta, ja šis spriegums pārsniedz atsauces spriegumu (parasti 1,25 V).
SEPIC topoloģijas pārveidotāji, kas spēj gan paaugstināt, gan pazemināt izejas spriegumu, daudz biežāk izmanto kontrolierus, kas var mainīt atslēgas signāla polsterējumu. MC34063A izmantošana šajā lomā ir neparasts risinājums, taču, kā liecina prototipa testēšana, pietiek šim lietojumam. Vēl viens kritērijs bija cena, kas MC34063A gadījumā ir ievērojami zemāka nekā PWM kontrolieriem.
Lai samazinātu barošanas avota, piemēram, fotoelektriskā moduļa, iekšējo pretestību, tiek izmantoti divi paralēli savienoti kondensatori C1 un C2. Paralēlais savienojums samazina radītos parazītiskos parametrus, piemēram, pretestību un induktivitāti. Rezistors R1 tiek izmantots, lai ierobežotu šī procesa strāvu līdz aptuveni 0,44 A. Lielāka strāva var izraisīt integrālās shēmas pārkaršanu. Kondensators C3 iestata darbības frekvenci uz aptuveni 80 kHz.
Induktori L1 un L2 un no tā izrietošā kondensatoru C4-C6 kapacitāte ir izvēlēti tā, lai pārveidotājs varētu darboties ļoti plašā sprieguma diapazonā. Kondensatoru paralēlajam savienojumam bija paredzēts samazināt ESR un ESL.
Diode LED1 tiek izmantota, lai pārbaudītu kontroliera funkcionalitāti. Ja tā, tad uz spoles L2 tiek nogulsnēta sprieguma mainīgā sastāvdaļa, ko var novērot ar šīs diodes spīdumu. Tas ieslēdzas, nospiežot pogu S1, lai tas visu laiku bezjēdzīgi nespīdētu. Rezistors R3 ierobežo strāvu līdz aptuveni 2 mA, un D1 aizsargā LED diodi no pārrāvuma, ko izraisa pārmērīgs izslēgšanas spriegums. Rezistors R4 ir pievienots labākai pārveidotāja stabilitātei pie zema strāvas patēriņa un zema sprieguma. Tas absorbē daļu enerģijas, ko L2 spole dod slodzei. Tas ietekmē efektivitāti, bet ir mazs - caur to plūstošās strāvas efektīvā vērtība ir tikai daži miliamperi.
Kondensatori C8 un C9 izlīdzina pulsācijas strāvu, kas tiek piegādāta caur diodi D2. Rezistīvais dalītājs R5-R7 iestata izejas spriegumu uz aptuveni 13,5 V, kas ir pareizais spriegums 12 V gēla akumulatora spailēm bufera darbības laikā. Šim spriegumam vajadzētu nedaudz mainīties atkarībā no temperatūras, taču šis fakts ir izlaists, lai sistēma būtu vienkārša. Šis rezistoru dalītājs visu laiku noslogo pievienoto akumulatoru, tāpēc tam vajadzētu būt ar visaugstāko iespējamo pretestību.
Kondensators C7 samazina sprieguma pulsāciju, ko redz salīdzinātājs, un palēnina atgriezeniskās saites cilpas reakciju. Bez tā, kad akumulators ir atvienots, izejas spriegums var pārsniegt elektrolītiskajiem kondensatoriem drošo vērtību, t.i., aizbēgt. Šī kondensatora pievienošana liek sistēmai laiku pa laikam pārslēgt atslēgu.
Lādētājs ir uzstādīts uz vienpusējas iespiedshēmas plates ar izmēriem 89 × 27 mm, kuras montāžas shēma ir parādīta att. 2. attēls. Visi elementi atrodas caurumu korpusos, kas ir lielisks palīgs pat cilvēkiem, kuriem nav lielas pieredzes ar lodāmuru. Es iesaku neizmantot IC ligzdu, jo tas palielinās savienojumu pretestību slēdža tranzistoram.
2. Saules lādētāja uzstādīšanas shēma
Pareizi samontēta ierīce ir nekavējoties gatava darbam un neprasa nekādu nodošanu ekspluatācijā. Kā daļu no vadības varat pielikt pastāvīgu spriegumu tās ieejai un regulēt to noteiktā diapazonā no 4 ... 20 V, ievērojot izejai pievienotā voltmetra rādījumus. Tam vajadzētu mainīt zāģzobu aptuveni 18 ... 13,5 V diapazonā. Pirmā vērtība ir saistīta ar kondensatoru uzlādi un nav kritiska, bet pie 13,5 V pārveidotājam atkal jādarbojas.
Uzlādes strāva ir atkarīga no ieejas sprieguma strāvas vērtības, jo ieejas strāva ir ierobežota līdz aptuveni 0,44 A. Mērījumi liecina, ka akumulatora uzlādes strāva svārstās no aptuveni 50 mA (4 V) līdz aptuveni 0,6 A.A pie sprieguma 20 A. V. Šo vērtību var samazināt, palielinot pretestību R1, kas dažkārt ir ieteicams mazas ietilpības akumulatoriem (2 Ah).
Lādētājs ir pielāgots darbam ar fotoelektrisko moduli ar nominālo spriegumu 12 V. Tā izejās ar zemu strāvas patēriņu var būt spriegumi līdz 20 ... 22 V, tāpēc tiek uzstādīti kondensatori, kas pielāgoti 25 V spriegumam. pie pārveidotāja ieejas.Zudumi ir tik lieli, ka akumulators gandrīz neuzlādējas.
Lai pilnībā izmantotu lādētāja sniegtās priekšrocības, pievienojiet moduli ar jaudu 10 W vai vairāk. Ar mazāku jaudu arī akumulators tiks uzlādēts, bet lēnāk.
Komponentu saraksts:
Rezistori:
R1: 0,68 omi / 1 W.
R2: 180 omi / 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
Kondensatori:
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 (monolīts)
Pusvadītāji:
D1: 1H4148
D2: 1H5819
LED1: 5 mm gaismas diode, piemēram, zaļa
US1:MC34063A(DIP8)
cits:
J1, J2: ARK2/5mm savienotājs
L1, L2: drosele 220uH (vertikāls)
S1: mikro slēdzis 6×6/13mm
