Κύκλωμα Zero Drop LDO Solar Charger

Το άρθρο ασχολείται με ένα απλό κύκλωμα LDO χαμηλής πτώσης ή ηλιακό κύκλωμα ηλιακής φόρτισης χωρίς μικροελεγκτή που μπορεί να τροποποιηθεί με πολλούς διαφορετικούς τρόπους σύμφωνα με τις προτιμήσεις των χρηστών. Το κύκλωμα δεν εξαρτάται από τον μικροελεγκτή και μπορεί να κατασκευαστεί ακόμη και από έναν απλό.

Τι είναι ο μηδενικός φορτιστής πτώσης

Ένας ηλιακός φορτιστής μηδενικής πτώσης είναι μια συσκευή που διασφαλίζει ότι η τάση από το ηλιακό πάνελ φτάνει στην μπαταρία χωρίς να υποστεί πτώση τάσης, είτε λόγω αντίστασης ή παρεμβολής ημιαγωγών. Το κύκλωμα εδώ χρησιμοποιεί ένα MOSFET ως διακόπτη για τη διασφάλιση της ελάχιστης πτώσης τάσης από το συνδεδεμένο ηλιακό πλαίσιο.

Επιπλέον, το κύκλωμα έχει ένα ξεχωριστό πλεονέκτημα σε σχέση με άλλες μορφές σχεδίων φορτιστή μηδενικής πτώσης, δεν κλείνει άσκοπα τον πίνακα διασφαλίζοντας ότι ο πίνακας επιτρέπεται να λειτουργεί στη ζώνη υψηλότερης απόδοσης.

Ας καταλάβουμε πώς αυτά τα χαρακτηριστικά θα μπορούσαν να επιτευχθούν μέσω αυτής της νέας ιδέας κυκλώματος που σχεδιάστηκε από εμένα.

Απλούστερο κύκλωμα LDO

Ακολουθεί ένα απλούστερο παράδειγμα ηλιακού φορτιστή LDO που μπορεί να κατασκευαστεί μέσα σε λίγα λεπτά από οποιονδήποτε ενδιαφερόμενο χομπίστα.

Αυτά τα κυκλώματα μπορούν να χρησιμοποιηθούν αποτελεσματικά αντί για ακριβό Σκότκι διόδους, για τη λήψη ισοδύναμης μηδενικής πτώσης μεταφοράς ηλιακής ενέργειας στο φορτίο.

Ένα κανάλι P MOSFET χρησιμοποιείται ως διακόπτης LDO μηδενικής πτώσης. Η δίοδος zener προστατεύει το MOSFET από υψηλές τάσεις ηλιακού πλαισίου πάνω από 20 V. Το 1N4148 προστατεύει το MOSFET από μια αντίστροφη σύνδεση ηλιακού πλαισίου. Έτσι, αυτό το MOSFET LDO προστατεύεται πλήρως από συνθήκες αντίστροφης πολικότητας και επιτρέπει επίσης στη φόρτιση της μπαταρίας χωρίς να πέσει καμία τάση στη μέση.

Για μια έκδοση N-channel μπορείτε να δοκιμάσετε την ακόλουθη παραλλαγή.

Χρησιμοποιώντας Op Amps

Εάν ενδιαφέρεστε να δημιουργήσετε έναν φορτιστή μηδενικής πτώσης με αυτόματη δυνατότητα αποκοπής, μπορείτε να το εφαρμόσετε χρησιμοποιώντας ένα ενσύρματο ενσύρματο ως συγκριτικό όπως φαίνεται παρακάτω. Σε αυτό το σχέδιο ο μη αναστρέψιμος πείρος του IC τοποθετείται ως αισθητήρας τάσης μέσω ενός διαχωριστικού τάσης από τα R3 και R4.

Αναφερόμενος στο προτεινόμενο διάγραμμα κυκλώματος φορτιστή ρυθμιστή τάσης μηδενικής πτώσης βλέπουμε μια μάλλον απλή διαμόρφωση που αποτελείται από ένα opamp και ένα mosfet ως τα κύρια ενεργά συστατικά.

Ο πείρος αναστροφής είναι συνήθως συνηθισμένος ως είσοδος αναφοράς χρησιμοποιώντας το R2 και τη δίοδο zener.

Υποθέτοντας ότι η μπαταρία που θα φορτιστεί είναι μια μπαταρία 12V, η σύνδεση μεταξύ R3 και R4 υπολογίζεται έτσι ώστε να παράγει 14,4V σε ένα ορισμένο βέλτιστο επίπεδο τάσης εισόδου που μπορεί να είναι η τάση ανοιχτού κυκλώματος του συνδεδεμένου πίνακα.

Κατά την εφαρμογή της ηλιακής τάσης στους απεικονιζόμενους ακροδέκτες εισόδου, το mosfet ξεκινά με τη βοήθεια του R1 και επιτρέπει ολόκληρη την τάση σε όλο το καλώδιο αποστράγγισης που φτάνει τελικά στη διασταύρωση R3 / R4.

Το επίπεδο τάσης ανιχνεύεται αμέσως εδώ και εάν σε περίπτωση που είναι υψηλότερο από το σετ 14.4V, ενεργοποιεί την έξοδο opamp σε υψηλό δυναμικό.

Αυτή η ενέργεια απενεργοποιεί αμέσως το mosfet, διασφαλίζοντας ότι δεν επιτρέπεται περαιτέρω τάση να φτάσει στην αποστράγγισή του.

Ωστόσο, στη διαδικασία, η τάση τείνει τώρα να πέσει κάτω από το σημάδι 14,4V κατά μήκος της διασταύρωσης R3 / R4, η οποία για άλλη μια φορά ωθεί την έξοδο opamp να πέσει χαμηλά και με τη σειρά της ενεργοποιήστε το mosfet.

Η παραπάνω μεταγωγή συνεχίζεται γρήγορα και οδηγεί σε σταθερή τιμή 14.4V στην έξοδο που τροφοδοτείται στους ακροδέκτες της μπαταρίας.

Η χρήση του mosfet εξασφαλίζει σχεδόν μηδενική πτώση εξόδου από το ηλιακό πάνελ.

Τα D1 / C1 εισάγονται για τη διατήρηση και διατήρηση σταθερής τροφοδοσίας στους πείρους παροχής IC.

Σε αντίθεση με τους ρυθμιστές τύπου διακλάδωσης, εδώ η υπερβολική τάση από το ηλιακό πάνελ ελέγχεται απενεργοποιώντας τον πίνακα, ο οποίος εξασφαλίζει μηδενική φόρτιση του ηλιακού πλαισίου και του επιτρέπει να λειτουργεί στις πιο αποδοτικές συνθήκες, όπως μια κατάσταση MPPT.

Το κύκλωμα ηλιακού φορτιστή LDO χωρίς μικροελεγκτή μπορεί εύκολα να αναβαθμιστεί με την προσθήκη αυτόματης διακοπής και δυνατοτήτων υπέρβασης του τρέχοντος ορίου.

Διάγραμμα κυκλώματος

ΣΗΜΕΙΩΣΗ: ΠΑΡΑΚΑΛΩ ΣΥΝΔΕΣΤΕ ΤΟ PIN # 7 του IC ΑΜΕΣΑ ΜΕ ΤΟ ΤΕΡΜΑΤΙΣΜΟ (+) ΤΟΥ ΗΛΙΑΚΟΥ ΠΙΝΑΚΑ ΑΛΛΑ ΑΛΛΑ ΤΟ ΚΥΚΛΩΜΑ ΔΕΝ ΛΕΙΤΟΥΡΓΕΙ. ΧΡΗΣΗ LM321 ΕΑΝ Η ΗΛΙΑΚΗ ΤΑΣΗ ΠΙΝΑΚΑΣ ΥΨΗΛΗ ΑΠΟ 18 V.

Λίστα ανταλλακτικών

• R1, R2 = 10Κ
• R3, R4 = χρησιμοποιήστε μια ηλεκτρονική αριθμομηχανή δυνητικού διαχωριστή για τον καθορισμό της απαιτούμενης τάσης διακλάδωσης
• D2 = 1N4148
• C1 = 10uF / 50V
• C2 = 0,22uF
• Z1 = θα πρέπει να είναι πολύ χαμηλότερο από το επίπεδο μπαταρίας που έχει επιλεγεί
• IC1 = 741
• Mosfet = σύμφωνα με την μπαταρία AH και την ηλιακή τάση.

Χρήση του N-Channel MOSFET

Το προτεινόμενο χαμηλό ποσοστό εγκατάλειψης μπορεί επίσης να εφαρμοστεί αποτελεσματικά χρησιμοποιώντας ένα N-channel MOSFET. όπως υποδεικνύεται παρακάτω:

ΣΗΜΕΙΩΣΗ: ΠΑΡΑΚΑΛΩ ΣΥΝΔΕΣΤΕ ΤΟ PIN # 4 του IC ΑΜΕΣΑ ΜΕ ΤΟ ΤΕΡΜΑΤΙΚΟ (-) ΤΕΡΜΑΤΟΣ ΤΟΥ ΗΛΙΑΚΟΥ ΠΙΝΑΚΑ, ΑΛΛΑ ΤΟ ΚΥΚΛΩΜΑ ΘΑ ΠΡΕΠΕΙ ΝΑ ΛΕΙΤΟΥΡΓΕΙ. ΧΡΗΣΗ LM321 ΑΠΟ ΤΟ 741 ΕΑΝ Η ΠΑΡΑΣΚΕΥΗ ΤΟΥ ΠΙΝΑΚΑ ΕΙΝΑΙ ΥΨΗΛΗ ΑΠΟ 18 V.

Προσθήκη τρέχουσας δυνατότητας ελέγχου

Το δεύτερο διάγραμμα παραπάνω δείχνει πώς το παραπάνω σχέδιο μπορεί να αναβαθμιστεί με ένα τρέχον χαρακτηριστικό ελέγχου προσθέτοντας απλώς ένα στάδιο τρανζίστορ BC547 κατά μήκος της ανεστραμμένης εισόδου του opamp.

Το R5 μπορεί να είναι οποιαδήποτε αντίσταση χαμηλής τιμής, όπως 100 ohm.

Το R6 καθορίζει το μέγιστο επιτρεπόμενο ρεύμα φόρτισης στην μπαταρία που μπορεί να ρυθμιστεί χρησιμοποιώντας τον τύπο:

R (Ohms) = 0,6 / I, όπου I είναι ο βέλτιστος ρυθμός φόρτισης (ενισχυτές) της συνδεδεμένης μπαταρίας.

Ολοκληρωμένο κύκλωμα φορτιστή μπαταρίας Solar zero drop:

Σύμφωνα με την πρόταση του «jrp4d», τα παραπάνω σχέδια χρειάζονταν κάποιες σοβαρές τροποποιήσεις για να λειτουργήσουν σωστά. Έχω παρουσιάσει τα τελικά, διορθωμένα σχέδια εργασίας για τα ίδια μέσω των παρακάτω απεικονιζόμενων διαγραμμάτων:

Σύμφωνα με το «jrp4d»:

Γεια - Μου ταιριάζει με τα Mosfets (κυκλώματα ελέγχου τάσης) και δεν νομίζω ότι κανένα κύκλωμα θα λειτουργήσει εκτός εάν η γραμμή τάσης είναι μόνο λίγα βολτ μεγαλύτερη από την τάση της μπαταρίας στόχου. Για οτιδήποτε η γραμμή είναι πολύ μεγαλύτερη από την μπαταρία, το mosfet θα κάνει απλώς επειδή το κύκλωμα ελέγχου δεν μπορεί να το ελέγξει.

Και στα δύο κυκλώματα είναι το ίδιο πρόβλημα, με το P-channel το op-amp δεν μπορεί να οδηγήσει την πύλη αρκετά ψηλά για να την απενεργοποιήσει (όπως παρατηρείται από μία θέση) - περνά απλώς την τάση γραμμής κατευθείαν μέσω της μπαταρίας. Στην έκδοση καναλιού Ν, το op-amp δεν μπορεί να οδηγήσει την πύλη αρκετά χαμηλά επειδή λειτουργεί σε υψηλότερη τάση από την -ve γραμμή στο πλάι.

Και τα δύο κυκλώματα χρειάζονται μια συσκευή οδήγησης που λειτουργεί σε πλήρη τάση, ελεγχόμενη από το op-amp

Η παραπάνω πρόταση φαίνεται έγκυρη και σωστή. Ο απλούστερος τρόπος για να διορθώσετε το παραπάνω πρόβλημα είναι να συνδέσετε απευθείας το Pin # 7 του opamp IC με το (+) του ηλιακού συλλέκτη. Αυτό θα λύσει άμεσα το πρόβλημα!

Εναλλακτικά, τα παραπάνω σχέδια θα μπορούσαν να τροποποιηθούν με τον τρόπο που φαίνεται παρακάτω για το ίδιο:

Χρήση NPN BJT ή N-channel mosfet:

Η δίοδος D1 μπορεί να αφαιρεθεί μόλις επιβεβαιωθεί η λειτουργία του LDO

Στο παραπάνω σχήμα, το τρανζίστορ ισχύος NPN θα μπορούσε να είναι TIP142 ή IRF540 mosfet ..... και παρακαλώ αφαιρέστε το D1 καθώς απλά δεν απαιτείται

Χρήση τρανζίστορ PNP ή P-mosfet

Η δίοδος D1 μπορεί να αφαιρεθεί μόλις επιβεβαιωθεί η εργασία

Στο παραπάνω σχήμα, το τρανζίστορ ισχύος μπορεί να είναι ένα TIP147 ή ένα IRF9540 mosfet, το τρανζίστορ που σχετίζεται με το R1 θα μπορούσε να είναι ένα τρανζίστορ BC557 ...... και αφαιρέστε το D1 καθώς απλά δεν απαιτείται.

Πώς να ρυθμίσετε το κύκλωμα ηλιακού φορτιστή LDO

Ειναι πολυ ευκολο.

1. Μην συνδέετε καμία τροφοδοσία από την πλευρά του mosfet.
2. Αντικαταστήστε την μπαταρία με μια μεταβλητή είσοδο τροφοδοσίας και προσαρμόστε την στο επίπεδο φόρτισης της μπαταρίας που υποτίθεται ότι έχει φορτιστεί.
3. Τώρα προσαρμόστε προσεκτικά την προεπιλογή pin2 έως ότου απενεργοποιηθεί το LED .... μετακινήστε την προεπιλογή προς τα εμπρός και ελέγξτε την απόκριση LED, θα πρέπει επίσης να αναβοσβήνει αντίστοιχα ON / OFF, τελικά προσαρμόστε την προεπιλογή σε ένα σημείο όπου το LeD απενεργοποιείται εντελώς .... σφραγίστε την προεπιλογή.
4. Ο ηλιακός φορτιστής μηδενικής πτώσης είναι έτοιμος και έτοιμος.

Μπορείτε να επιβεβαιώσετε τα παραπάνω εφαρμόζοντας μια πολύ υψηλότερη τάση εισόδου στην πλευρά mosfet, θα βρείτε την έξοδο της μπαταρίας να παράγει το τέλεια ρυθμισμένο επίπεδο τάσης που έχετε ορίσει προηγουμένως.