Okruh solární nabíječky LDO s nulovým poklesem

Článek pojednává o jednoduchém obvodu solárního nabíječe s nízkým výpadkem LDO nebo nulovým poklesem bez mikrokontroléru, který lze upravit mnoha různými způsoby podle preferencí uživatele. Obvod nezávisí na mikrokontroléru a může být postaven i laikem.

Co je to Zero Drop Charger

Solární nabíječka s nulovým poklesem je zařízení, které zajišťuje, že napětí ze solárního panelu dosáhne baterie, aniž by došlo k jakémukoli poklesu napětí, ať už kvůli odporu nebo interferenci polovodiče. Obvod zde používá MOSFET jako spínač pro zajištění minimálního poklesu napětí z připojeného solárního panelu.

Obvod má navíc výraznou výhodu oproti jiným formám nabíječek s nulovým poklesem, zbytečně nevybočuje z panelu a zajišťuje, aby panel mohl pracovat v zóně s nejvyšší účinností.

Pojďme pochopit, jak by bylo možné dosáhnout těchto funkcí prostřednictvím této nové myšlenky obvodu, kterou jsem navrhl.

Nejjednodušší obvod LDO

Zde je nejjednodušší příklad solární nabíječky LDO, kterou si každý zájemce může vytvořit během několika minut.

Tyto obvody lze efektivně použít místo nákladných Schottky diody, pro získání ekvivalentního nulového přenosu sluneční energie na zátěž.

Jako přepínač LDO s nulovým poklesem se používá P kanál MOSFET. Zenerova dioda chrání MOSFET před vysokým napětím solárního panelu nad 20 V. 1N4148 chrání MOSFET před zpětným připojením solárního panelu. Tento MOSFET LDO se tak stává plně chráněn před podmínkami opačné polarity a také umožňuje nabíjení baterie bez poklesu napětí ve středu.

U verze s N kanálem můžete vyzkoušet následující variantu.

Používání operačních zesilovačů

Pokud máte zájem postavit nabíječku s nulovým poklesem s funkcí automatického vypnutí, můžete ji použít pomocí operačního zesilovače, který je zapojen jako komparátor, jak je uvedeno níže. V tomto provedení je neinvertující kolík integrovaného obvodu umístěn jako napěťový senzor prostřednictvím stupně děliče napětí vytvořeného R3 a R4.

S odkazem na navrhované schéma zapojení nabíjecího regulátoru s nulovým poklesem napětí vidíme poměrně přímočarou konfiguraci skládající se z operační zesilovače a mosfetu jako hlavních aktivních složek.

Invertující kolík je jako obvykle upraven jako referenční vstup pomocí R2 a zenerovy diody.

Za předpokladu, že baterie, která má být nabitá, je 12V baterie, je spojení mezi R3 a R4 vypočítáno tak, že produkuje 14,4V při určité optimální úrovni vstupního napětí, kterou může být napětí otevřeného obvodu připojeného panelu.

Při použití solárního napětí na zobrazených vstupních svorkách se mosfet inicializuje pomocí R1 a umožňuje celé napětí přes jeho odtokový vodič, který nakonec dosáhne křižovatky R3 / R4.

Úroveň napětí je zde okamžitě snímána a pokud je vyšší než nastavená hodnota 14,4 V, zapne výstup operačního zesilovače na vysoký potenciál.

Tato akce okamžitě vypne MOSFET a zajistí, aby do jeho odtoku nebylo povoleno další napětí.

V tomto procesu však napětí má nyní tendenci klesat pod značku 14,4 V na křižovatce R3 / R4, což opět vede k nízkému výstupu operační zesilovače a následně k zapnutí MOSFETu.

Výše uvedené přepínání se rychle opakuje, což má za následek konstantní hodnotu 14,4 V na výstupu přiváděném ke svorkám baterie.

Použití mosfetu zajišťuje téměř nulový pokles výkonu ze solárního panelu.

D1 / C1 jsou zavedeny pro udržování a udržování stálého napájení napájecích kolíků IC.

Na rozdíl od bočních regulátorů je zde nadměrné napětí ze solárního panelu řízeno vypnutím panelu, což zajišťuje nulové zatížení solárního panelu a umožňuje mu pracovat v nejefektivnějších podmínkách, podobně jako situace MPPT.

Obvod solární nabíječky LDO bez mikrokontroléru lze snadno upgradovat přidáním funkce automatického vypnutí a funkcí nadproudu.

Kruhový diagram

POZNÁMKA: PŘIPOJTE PIN # 7 IC PŘÍMO S (+) SVORKOU SOLÁRNÍHO PANELU, JINAK OKRUH NEFUNKCE. LM321 POUŽÍVEJTE, POKUD JE NAPĚTÍ SOLÁRNÍHO PANELU VYŠŠÍ NEŽ 18 V.

Seznam dílů

• R1, R2 = 10 tis
• R3, R4 = použijte online kalkulačku děliče potenciálu pro stanovení požadovaného napětí spojení
• D2 = 1N4148
• C1 = 10uF / 50V
• C2 = 0,22 uF
• Z1 = by měla být mnohem nižší než zvolená úroveň nabití baterie
• IC1 = 741
• Mosfet = podle baterie AH a solárního napětí.

Používání N-kanálového MOSFETu

Navrhovaný nízký výpadek lze také efektivně implementovat pomocí N-kanálového MOSFET. jak je uvedeno níže:

POZNÁMKA: PŘIPOJTE PIN # 4 IC PŘÍMO S (-) SVORKOU SOLÁRNÍHO PANELU, JINAK OBVOD BUDE PRACOVAT. POKUD JE VÝSTUP PANELU VYŠŠÍ NEŽ 18 V, POUŽÍVEJTE LM321 NEBO 741.

Přidání aktuální funkce ovládání

Druhý diagram výše ukazuje, jak lze výše uvedený design upgradovat pomocí funkce současného ovládání jednoduchým přidáním tranzistorového stupně BC547 přes invertující vstup operačního zesilovače.

R5 může být jakýkoli odpor s nízkou hodnotou, například 100 ohmů.

R6 určuje maximální povolený nabíjecí proud k baterii, který lze nastavit pomocí vzorce:

R (Ohms) = 0,6 / I, kde I je optimální rychlost nabíjení (zesilovače) připojené baterie.

Dokončený solární nabíjecí obvod s nulovým poklesem baterie:

Podle návrhu 'jrp4d'the výše vysvětlené návrhy potřebovaly pro správné fungování nějaké vážné úpravy. Níže uvedené diagramy jsem představil dokončené, opravené pracovní návrhy pro stejné:

Podle 'jrp4d':

Ahoj - pohrával jsem si s Mosfety (obvody řízení napětí) a nemyslím si, že by jeden obvod fungoval, kromě případů, kdy je napětí v síti jen několik voltů větší než napětí cílové baterie. Pro cokoli, kde je linkový vstup mnohem více než baterie, bude mosfet pouze provádět, protože jej řídicí obvod nemůže ovládat.

V obou obvodech je to stejný problém, s P-kanálem nemůže operační zesilovač řídit bránu dostatečně vysoko, aby ji vypnul (jak je pozorováno jedním příspěvkem) - pouze předává síťové napětí přímo do baterie. Ve verzi s N kanálem operační zesilovač nemůže řídit bránu dostatečně nízko, protože pracuje s vyšším napětím než -ve vedení v boku.

Oba obvody potřebují hnací zařízení pracující na plné lince napětí řízené operačním zesilovačem

Výše uvedený návrh vypadá platně a správně. Nejjednodušší způsob, jak napravit výše uvedený problém, je přímé připojení kolíku č. 7 operační zesilovače IC k (+) solárního panelu. To by okamžitě vyřešilo problém!

Alternativně lze výše uvedené vzory upravit stejným způsobem:

Použití NPN BJT nebo N-kanálového mosfetu:

Dioda D1 může být odstraněna, jakmile je potvrzeno fungování LDO

Na výše uvedeném obrázku může být výkonovým tranzistorem NPN TIP142 nebo mosfet IRF540 ..... a prosím odeberte D1, protože to prostě není nutné

Pomocí PNP tranzistoru nebo P-mosfetu

Dioda D1 může být po potvrzení práce odstraněna

Na výše uvedeném obrázku může být výkonovým tranzistorem mosfet TIP147 nebo IRF9540, tranzistor spojený s R1 může být tranzistor BC557 ... a prosím, odeberte D1, protože to prostě není nutné.

Jak nastavit obvod solární nabíječky LDO

Je to velmi jednoduché.

1. Nepřipojujte žádné napájení na straně MOSFETu.
2. Vyměňte baterii za vstup s proměnným napájením a upravte ji na úroveň nabití baterie, která má být nabitá.
3. Nyní opatrně upravte předvolbu pin2, dokud se kontrolka LED prostě nevypne ... švihněte přednastavením sem a tam a zkontrolujte reakci LED, měla by také odpovídajícím způsobem blikat ZAPNUTO / VYPNUTO, nakonec upravte předvolbu do bodu, kdy se LeD úplně vypne .... zalepte předvolbu.
4. Vaše solární nabíječka s nulovým poklesem je připravena a nastavena.

Výše uvedené můžete potvrdit použitím mnohem vyššího vstupního napětí na straně MOSFET, výstup na straně baterie produkuje dokonale regulovanou úroveň napětí, kterou jste dříve nastavili.