AVT5598 – Pengecas Suria 12V
Modul fotovoltaik menjadi lebih murah dan oleh itu menjadi lebih popular. Mereka boleh berjaya digunakan untuk mengecas bateri, contohnya, di rumah desa atau stesen cuaca elektronik. Peranti yang diterangkan ialah pengawal cas yang disesuaikan untuk berfungsi dengan voltan input yang berbeza-beza dalam julat yang sangat luas. Ia boleh berguna di tapak, di tapak perkhemahan atau tapak perkhemahan.
1. Gambarajah skematik pengecas suria
Sistem ini digunakan untuk mengecas bateri asid plumbum (contohnya, gel) dalam mod penimbal, i.e. selepas mencapai voltan yang ditetapkan, arus pengecasan mula jatuh. Akibatnya, bateri sentiasa dalam mod siap sedia. Voltan bekalan pengecas boleh berbeza-beza dalam 4 ... 25 V.
Keupayaan untuk menggunakan kedua-dua cahaya matahari yang kuat dan lemah dengan ketara meningkatkan masa pengecasan setiap hari. Arus pengecasan sangat bergantung pada voltan input, tetapi penyelesaian ini mempunyai kelebihan berbanding hanya mengehadkan voltan berlebihan daripada modul solar.
Litar pengecas ditunjukkan dalam rajah. 1. Sumber kuasa DC ialah penukar topologi SEPIC berdasarkan sistem MC34063A yang murah dan terkenal. Ia berfungsi dalam peranan tipikal kunci. Jika voltan yang dibekalkan kepada pembanding (pin 5) terlalu rendah, suis transistor terbina dalam mula berfungsi dengan pengisian dan kekerapan yang berterusan. Operasi berhenti jika voltan ini melebihi voltan rujukan (biasanya 1,25 V).
Penukar topologi SEPIC, yang mampu menaikkan dan menurunkan voltan keluaran, lebih kerap menggunakan pengawal yang boleh menukar padding isyarat kunci. Menggunakan MC34063A dalam peranan ini adalah penyelesaian yang jarang berlaku, tetapi - seperti yang ditunjukkan oleh ujian prototaip - mencukupi untuk aplikasi ini. Kriteria lain ialah harga, yang dalam kes MC34063A jauh lebih rendah daripada pengawal PWM.
Dua kapasitor C1 dan C2 yang disambungkan secara selari digunakan untuk mengurangkan rintangan dalaman bekalan kuasa seperti modul fotovoltaik. Sambungan selari mengurangkan parameter parasit yang terhasil seperti rintangan dan kearuhan. Perintang R1 digunakan untuk mengehadkan arus proses ini kepada kira-kira 0,44A. Arus yang lebih tinggi boleh menyebabkan litar bersepadu menjadi terlalu panas. Kapasitor C3 menetapkan frekuensi operasi kepada kira-kira 80 kHz.
Induktor L1 dan L2 dan kemuatan terhasil bagi kapasitor C4-C6 dipilih supaya penukar boleh beroperasi dalam julat voltan yang sangat luas. Sambungan selari kapasitor sepatutnya mengurangkan ESR dan ESL yang terhasil.
Diod LED1 digunakan untuk menguji kefungsian pengawal. Jika ya, maka komponen pembolehubah voltan diendapkan pada gegelung L2, yang boleh diperhatikan oleh cahaya diod ini. Ia dihidupkan dengan menekan butang S1 supaya ia tidak bersinar tanpa rasa sepanjang masa. Perintang R3 mengehadkan arusnya kepada kira-kira 2 mA, dan D1 melindungi diod LED daripada kerosakan yang disebabkan oleh voltan mati yang berlebihan. Perintang R4 ditambah untuk kestabilan penukar yang lebih baik pada penggunaan arus rendah dan voltan rendah. Ia menyerap sebahagian daripada tenaga yang diberikan oleh gegelung L2 kepada beban. Ia menjejaskan kecekapan, tetapi kecil - nilai berkesan arus yang mengalir melaluinya hanya beberapa miliamp.
Kapasitor C8 dan C9 melancarkan arus riak yang dibekalkan melalui diod D2. Pembahagi rintangan R5-R7 menetapkan voltan keluaran kepada lebih kurang 13,5V, iaitu voltan yang betul pada terminal bateri gel 12V semasa operasi penimbal. Voltan ini sepatutnya berbeza sedikit mengikut suhu, tetapi fakta ini telah ditinggalkan untuk memastikan sistem mudah. Pembahagi perintang ini memuatkan bateri yang disambungkan sepanjang masa, jadi ia sepatutnya mempunyai rintangan tertinggi yang mungkin.
Kapasitor C7 mengurangkan riak voltan yang dilihat oleh pembanding dan memperlahankan tindak balas gelung maklum balas. Tanpanya, apabila bateri diputuskan sambungan, voltan keluaran mungkin melebihi nilai selamat untuk kapasitor elektrolitik, iaitu melarikan diri. Penambahan kapasitor ini menyebabkan sistem berhenti menukar kunci dari semasa ke semasa.
Pengecas dipasang pada papan litar bercetak satu sisi dengan dimensi 89 × 27 mm, rajah pemasangannya ditunjukkan dalam Rajah. gambar 2. Semua elemen berada dalam perumah lubang telus, yang merupakan bantuan yang besar walaupun untuk orang yang tidak mempunyai banyak pengalaman dengan besi pematerian. Saya cadangkan tidak menggunakan soket IC kerana itu akan meningkatkan rintangan sambungan kepada transistor suis.
2. Gambar rajah pemasangan pengecas solar
Peranti yang dipasang dengan betul segera sedia untuk beroperasi dan tidak memerlukan sebarang pentauliahan. Sebagai sebahagian daripada kawalan, anda boleh menggunakan voltan malar pada inputnya dan mengawalnya dalam julat tertentu 4 ... 20 V, memerhatikan bacaan voltmeter yang disambungkan ke output. Ia harus menukar gigi gergaji dalam julat kira-kira 18 ... 13,5 V. Nilai pertama berkaitan dengan pengecasan kapasitor dan tidak kritikal, tetapi pada 13,5 V penukar harus berfungsi semula.
Arus pengecasan bergantung pada nilai semasa voltan masukan, kerana arus masukan dihadkan kepada kira-kira 0,44 A. Pengukuran telah menunjukkan bahawa arus pengecasan bateri berbeza-beza dari kira-kira 50 mA (4 V) hingga lebih kurang 0,6 AA pada voltan 20 V. Anda boleh mengurangkan nilai ini dengan meningkatkan rintangan R1, yang kadangkala dinasihatkan untuk bateri berkapasiti kecil (2 Ah).
Pengecas disesuaikan untuk berfungsi dengan modul fotovoltaik dengan voltan nominal 12 V. Voltan sehingga 20 ... 22 V boleh hadir pada outputnya dengan penggunaan arus yang rendah, oleh itu, kapasitor yang disesuaikan dengan voltan 25 V dipasang pada input penukar. Kerugian sangat tinggi sehingga bateri hampir tidak dicas.
Untuk memanfaatkan sepenuhnya pengecas, sambungkan modul dengan kuasa 10 W atau lebih. Dengan kuasa yang kurang, bateri juga akan mengecas, tetapi lebih perlahan.
Senarai komponen:
Perintang:
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
Pemeluwap:
C1, C2, C8, C9: 220µF/25V
C3: 330 pF (seramik)
C4…C6: 2,2 μF/50 V (MKT R = 5 mm)
C7: 1µF/50V (monolit.)
Semikonduktor:
D1: 1H4148
D2: 1H5819
LED1: LED 5mm, cth. hijau
US1:MC34063A(DIP8)
lain:
J1, J2: Penyambung ARK2/5mm
L1, L2: Tercekik 220uH (Menegak)
S1: suis mikro 6×6/13mm
