AVT5598 – מטען סולארי 12V

מודולים פוטו-וולטאיים הופכים לזולים יותר ולכן הופכים פופולריים יותר. ניתן להשתמש בהם בהצלחה לטעינת סוללות, למשל, בבית כפרי או בתחנת מזג אוויר אלקטרונית. המכשיר המתואר הוא בקר טעינה המותאם לעבוד עם מתח כניסה המשתנה בטווח רחב מאוד. זה יכול להיות שימושי באתר, באתר קמפינג או באתר קמפינג.

1. תרשים סכמטי של המטען הסולארי

המערכת משמשת לטעינת סוללת עופרת-חומצה (לדוגמה, ג'ל) במצב חיץ, כלומר. לאחר הגעה למתח שנקבע, זרם הטעינה מתחיל לרדת. כתוצאה מכך, הסוללה תמיד במצב המתנה. מתח האספקה ​​של המטען יכול להשתנות בין 4 ... 25 V.

היכולת להשתמש באור שמש חזק וחלש כאחד מגדילה משמעותית את זמן הטעינה ביום. זרם הטעינה תלוי מאוד במתח הכניסה, אך לפתרון זה יש יתרונות על פני הגבלת המתח העודף מהמודול הסולארי פשוט.

מעגל המטען מוצג באיור. 1. מקור החשמל DC הוא ממיר טופולוגיה SEPIC המבוסס על מערכת MC34063A הזולה והמוכרת. זה עובד בתפקיד טיפוסי של מפתח. אם המתח המסופק למשווה (פין 5) נמוך מדי, מתג הטרנזיסטור המובנה מתחיל לעבוד עם מילוי ותדר קבועים. הפעולה נפסקת אם מתח זה חורג ממתח הייחוס (בדרך כלל 1,25 וולט).

ממירי טופולוגיה SEPIC, המסוגלים גם להעלות וגם להוריד את מתח המוצא, משתמשים לעתים קרובות יותר בבקרים שיכולים לשנות את הריפוד של אות המפתח. השימוש ב-MC34063A בתפקיד זה הוא פתרון נדיר, אך - כפי שהוכח מבדיקת אב טיפוס - מספיק עבור יישום זה. קריטריון נוסף היה המחיר, שבמקרה של ה-MC34063A נמוך משמעותית מזה של בקרי PWM.

שני קבלים C1 ו-C2 המחוברים במקביל משמשים להפחתת ההתנגדות הפנימית של ספק כוח כגון מודול פוטו-וולטאי. חיבור מקביל מפחית את הפרמטרים הטפיליים המתקבלים כגון התנגדות והשראות. הנגד R1 משמש להגבלת הזרם של תהליך זה לכ-0,44A זרם גבוה יותר עלול לגרום למעגל המשולב להתחמם יתר על המידה. קבל C3 מגדיר את תדר הפעולה לכ-80 קילו-הרץ.

משרנים L1 ו-L2 והקיבול שנוצר של הקבלים C4-C6 נבחרים כך שהממיר יכול לפעול בטווח מתחים רחב מאוד. חיבור מקביל של קבלים היה אמור להפחית את ה-ESR וה-ESL שנוצרו.

דיודה LED1 משמשת לבדיקת הפונקציונליות של הבקר. אם כן, אז הרכיב המשתנה של המתח מופקד על סליל L2, אותו ניתן לראות על ידי הזוהר של דיודה זו. הוא נדלק על ידי לחיצה על כפתור S1 כך שהוא לא זוהר ללא היגיון כל הזמן. הנגד R3 מגביל את הזרם שלו לכ-2 mA, ו-D1 מגן על דיודת ה-LED מפני התמוטטות הנגרמת ממתח כיבוי מוגזם. הנגד R4 נוסף ליציבות הממיר טובה יותר בצריכת זרם נמוכה ומתח נמוך. הוא סופג חלק מהאנרגיה שסליל L2 נותן לעומס. זה משפיע על היעילות, אבל הוא קטן - הערך האפקטיבי של הזרם הזורם דרכו הוא רק כמה מיליאמפר.

הקבלים C8 ו-C9 מחליקים את זרם האדוות המסופק דרך דיודה D2. מחלק התנגדות R5-R7 מגדיר את מתח המוצא לכ-13,5V, שהוא המתח הנכון במסופי סוללת הג'ל של 12V במהלך פעולת חיץ. מתח זה צריך להשתנות מעט עם הטמפרטורה, אך עובדה זו הושמטה כדי לשמור על המערכת פשוטה. מחלק נגדים זה טוען את הסוללה המחוברת כל הזמן, כך שהיא צריכה להיות בעלת ההתנגדות הגבוהה ביותר האפשרית.

קבל C7 מפחית את אדוות המתח שנראות על ידי המשווה ומאט את התגובה של לולאת המשוב. בלעדיו, כאשר הסוללה מנותקת, מתח המוצא עלול לחרוג מהערך הבטוח עבור קבלים אלקטרוליטיים, כלומר לברוח. התוספת של קבל זה גורמת למערכת להפסיק להחליף את המפתח מעת לעת.

המטען מותקן על לוח מעגלים מודפס חד צדדי במידות של 89 × 27 מ"מ, שתרשים ההרכבה שלו מוצג באיור. ציור 2. כל האלמנטים נמצאים בבתי חור דרך, וזה עוזר מאוד גם לאנשים שאין להם הרבה ניסיון עם מלחם. אני מציע לא להשתמש בשקע ה-IC כי זה יגביר את ההתנגדות של החיבורים לטרנזיסטור המתג.

2. תרשים התקנת מטען סולארי

מכשיר שהורכב נכון מוכן לפעולה באופן מיידי ואינו מצריך כל הפעלה. כחלק מהבקרה, ניתן להפעיל מתח קבוע על הקלט שלו ולווסת אותו בטווח נתון של 4 ... 20 V, תוך התבוננות בקריאות של מד מתח המחובר ליציאה. זה אמור לשנות שן מסור בטווח של בערך 18 ... 13,5 V. הערך הראשון קשור לטעינת הקבלים ואינו קריטי, אבל ב-13,5 V הממיר אמור לעבוד שוב.

זרם הטעינה תלוי בערך הזרם של מתח הכניסה, שכן זרם הכניסה מוגבל לכ-0,44 A. מדידות הראו כי זרם הטעינה של הסוללה משתנה בין כ-50 mA (4 V) לכ-0,6 A.A במתח של 20 V. ניתן להפחית ערך זה על ידי הגדלת ההתנגדות R1, שלעיתים מומלץ לסוללות בקיבולת קטנה (2 Ah).

המטען מותאם לעבודה עם מודול פוטו-וולטאי במתח נומינלי של 12 וולט. ביציאות שלו יכולים להיות מתחים של עד 20 ... 22 וולט עם צריכת זרם נמוכה, לכן מותקנים קבלים המותאמים למתח של 25 וולט. בכניסה של הממיר.ההפסדים כל כך גבוהים שהסוללה כמעט ולא נטענת.

כדי לנצל את מלוא היתרונות של המטען, חבר מודול עם הספק של 10 וואט או יותר. עם פחות כוח, הסוללה גם תיטען, אבל לאט יותר.

רשימת רכיבים:

נגדים:

R1: 0,68 אוהם / 1 ואט.

R2: 180 אוהם / 0,25 ואט.

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

קבלים:

C1, C2, C8, C9: 220 μF/25 V

C3: 330 pF (קרמי)

C4…C6: 2,2 מיקרומטר/50 וולט (MKT R = 5 מ"מ)

C7: 1 μF / 50 V (מונוליטי)

מוליכים למחצה:

D1: 1H4148

D2: 1H5819

LED1: LED 5 מ"מ, למשל ירוק

US1:MC34063A(DIP8)

אַחֵר:

J1, J2: מחבר ARK2/5 מ"מ

L1, L2: Choke 220uH (אנכי)

S1: מתג מיקרו 6×6/13 מ"מ