AVT5598 – 12V соларен полнач

Фотоволтаичните модули стануваат поевтини и затоа стануваат сè попопуларни. Тие можат успешно да се користат за полнење батерии, на пример, во селска куќа или електронска метеоролошка станица. Опишаниот уред е контролер за полнење прилагоден да работи со влезен напон кој варира во многу широк опсег. Може да биде корисен на локацијата, во камп или камп.

1. Шематски дијаграм на соларен полнач

Системот се користи за полнење оловно-киселинска батерија (на пример, гел батерија) во тампон режим, т.е. По достигнувањето на поставениот напон, струјата на полнење почнува да опаѓа. Како резултат на тоа, батеријата е секогаш во режим на подготвеност. Напонот на напојување на полначот може да варира во рок од 4…25 V.

Способноста да се користи и силна и слаба сончева светлина значително го зголемува времето на полнење на ден. Струјата на полнење е многу зависна од влезниот напон, но ова решение има предности во однос на едноставното ограничување на вишокот напон од соларниот модул.

Колото на полначот е прикажано на сл. 1. Изворот на еднонасочна струја е конвертор направен во топологијата SEPIC, базиран на евтиниот и добро познат систем MC34063A. Работи во типична улога на клуч. Ако напонот доставен до компараторот (пин 5) е премногу низок, вградениот транзисторски прекинувач почнува да работи со постојано полнење и фреквенција. Работата престанува ако овој напон го надмине референтниот напон (обично 1,25 V).

Конверторите SEPIC, кои можат и да го зголемат или да го намалат излезниот напон, имаат многу поголема веројатност да користат контролери кои можат да ја променат содржината на сигналот за приклучување. Користењето на MC34063A во оваа улога не е вообичаено решение, но - како што покажаа тестовите на прототипот - тоа е доволно за оваа апликација. Друг критериум беше цената, која во случајот на MC34063A е значително пониска од онаа на PWM контролерите.

Два кондензатори C1 и C2 поврзани паралелно се користат за намалување на внатрешниот отпор на напојувањето како што е фотоволтаичен модул. Паралелното поврзување ги намалува добиените паразитски параметри како отпор и индуктивност. Отпорникот R1 се користи за ограничување на струјата на овој процес на приближно 0,44 А. Поголемата струја може да предизвика прегревање на интегрираното коло. Кондензаторот C3 ја поставува работната фреквенција на приближно 80 kHz.

Пригушувачите L1 и L2 и добиената капацитивност на кондензаторите C4-C6 се избрани на таков начин што конверторот може да работи во многу широк опсег на напон. Поврзувањето на кондензаторите паралелно требаше да ги намали добиените ESR и ESL.

LED1 диодата се користи за проверка на функционалноста на контролорот. Ако е така, тогаш компонентата на наизменичен напон се депонира на калем L2, што може да се набљудува со сјајот на оваа диода. Се вклучува со притискање на копчето S1 за да не свети бесмислено цело време. Отпорникот R3 ја ограничува својата струја на приближно 2 mA, а D1 ја штити LED диодата од дефект предизвикан од прекумерен напон на исклучување. Резисторот R4 е додаден за подобра стабилност на конверторот при мала потрошувачка на струја и низок напон. Апсорбира дел од енергијата што серпентина L2 ја снабдува на товарот. Тоа влијае на ефикасноста, но е мала - ефективната вредност на струјата што тече низ неа е само неколку милиампери.

Кондензаторите C8 и C9 ги измазнуваат брановите на струјата што се снабдува преку диодата D2. Отпорниот делител R5-R7 го поставува излезниот напон на приближно 13,5 V, што е правилен напон на приклучоците на 12 V гел батерија за време на работата на баферот. Овој напон треба малку да варира во зависност од температурата, но овој факт е испуштен за системот да биде едноставен. Овој разделник на отпорник постојано ја вчитува поврзаната батерија, па затоа треба да има највисок можен отпор.

Кондензаторот C7 го намалува бранувањето на напонот забележано од компараторот и ја намалува брзината на одговор на јамката за повратни информации. Без него, кога батеријата е исклучена, излезниот напон може да ја надмине вредноста безбедна за електролитски кондензатори, т.е. Додавањето на овој кондензатор предизвикува системот да престане да се префрла од време на време.

Полначот е монтиран на еднострано печатено коло со димензии 89x27 mm, чиј дијаграм за склопување е прикажан на сл. слика 2. Сите елементи се сместени во куќишта за преку монтажа, што е голема помош дури и за луѓе кои немаат големо искуство во ракување со рачка за лемење. Предлагам да не го користите IC приклучокот бидејќи тоа ќе го зголеми отпорот на врските со транзисторот на прекинувачот.

2. Дијаграм за монтирање на соларниот полнач

Правилно склопениот уред е веднаш подготвен за употреба и не бара работа за пуштање во работа. Како дел од контролата, можете да примените постојан напон на неговиот влез и да го регулирате во даден опсег од 4...20 V, набљудувајќи ги отчитувањата на волтметарот поврзан на излезот. Треба да се смени како пила во опсег од приближно 18...13,5 V. Првата вредност е поврзана со полнењето на кондензаторите и не е критична, но на 13,5 V конверторот треба повторно да почне да работи.

Струјата на полнење зависи од тековниот влезен напон бидејќи влезната струја е ограничена на приближно 0,44 А. Струјата на полнење на батеријата е измерена дека варира од приближно 50 mA (4 V) до приближно 0,6 A на 20 V. Намалете ја оваа вредност со зголемување отпорот R1, кој понекогаш е препорачлив за батерии со мал капацитет (2 Ah).

Полначот е прилагоден да работи со фотонапонски модул со номинален напон од 12 V. Неговите приклучоци можат да содржат напон до 20...22 V со мала потрошувачка на струја, затоа на влезот на конверторот се инсталираат кондензатори, приспособени на напонот се користи на 25 V. Загубите се толку големи што батеријата практично не се полни.

За целосно искористување на полначот, прикачете му модул со моќност од 10 W или повеќе. Со помала енергија, батеријата исто така ќе се полни, но побавно.

Список на компоненти:

Отпорници:

R1: 0,68 оми/1 ват

R2: 180 оми/0,25 ват

R3: 6,8 kOhm/0,25 W

R4: 2,2 kOhm/0,25 W

R5: 68 kOhm/0,25 W

R6: 30 kOhm/0,25 W

R7: 10 kOhm/0,25 W

Кондензатори:

C1, C2, C8, C9: 220 μF/25 V

C3: 330 pF (керамика)

C4…C6: 2,2 μF/50 V (MKT R = 5 mm)

C7: 1 μF/50 V (монолитна.)

Полупроводници:

D1: 1H4148

D2: 1H5819

LED1: 5mm LED, на пр. зелена

US1:MC34063A(DIP8)

друго:

J1, J2: ARK2/5mm конектор

L1, L2: 220uH индуктор (вертикален)

S1: микропрекинувач 6×6/13мм