AVT5598 – 12V solcellelader

Solcellemoduler blir billigere og blir derfor mer populære. De kan med hell brukes til å lade batterier, for eksempel i et landsted eller en elektronisk værstasjon. Den beskrevne enheten er en ladekontroller tilpasset til å arbeide med en inngangsspenning som varierer over et meget bredt område. Det kan være nyttig på stedet, på en campingplass eller campingplass.

1. Skjematisk diagram av solcelleladeren

Systemet brukes til å lade et blybatteri (for eksempel gel) i buffermodus, dvs. etter å ha nådd den innstilte spenningen begynner ladestrømmen å falle. Som et resultat er batteriet alltid i standby-modus. Tilførselsspenningen til laderen kan variere innen 4 ... 25 V.

Muligheten til å bruke både sterkt og svakt sollys øker ladetiden betraktelig per dag. Ladestrømmen er svært avhengig av inngangsspenningen, men denne løsningen har fordeler fremfor bare å begrense overspenningen fra solcellemodulen.

Ladekretsen er vist i fig. 1. DC-strømkilden er en SEPIC topologiomformer basert på det billige og velkjente MC34063A-systemet. Det fungerer i den typiske rollen som en nøkkel. Hvis spenningen som tilføres komparatoren (pin 5) er for lav, begynner den innebygde transistorbryteren å fungere med konstant fylling og frekvens. Driften stopper hvis denne spenningen overskrider referansespenningen (typisk 1,25 V).

SEPIC topologiomformere, som er i stand til både å heve og senke utgangsspenningen, bruker mye oftere kontrollere som kan endre polstringen til nøkkelsignalet. Å bruke MC34063A i denne rollen er en sjelden løsning, men - som vist av prototypetesting - tilstrekkelig for denne applikasjonen. Et annet kriterium var prisen, som i tilfellet med MC34063A er betydelig lavere enn PWM-kontrollere.

To kondensatorer C1 og C2 koblet parallelt brukes til å redusere den interne motstanden til en strømforsyning som en fotovoltaisk modul. Parallellkobling reduserer de resulterende parasittparametrene som motstand og induktans. Motstand R1 brukes til å begrense strømmen til denne prosessen til omtrent 0,44 A. Høyere strøm kan føre til at den integrerte kretsen overopphetes. Kondensator C3 setter driftsfrekvensen til ca. 80 kHz.

Induktorer L1 og L2 og den resulterende kapasitansen til kondensatorene C4-C6 er valgt slik at omformeren kan operere i et meget bredt spenningsområde. Parallellkobling av kondensatorer skulle redusere den resulterende ESR og ESL.

Diode LED1 brukes til å teste funksjonaliteten til kontrolleren. I så fall blir den variable komponenten av spenningen avsatt på spolen L2, som kan observeres av gløden til denne dioden. Den slår seg på ved å trykke på S1-knappen slik at den ikke lyser meningsløst hele tiden. Motstand R3 begrenser strømmen til ca. 2 mA, og D1 beskytter LED-dioden mot sammenbrudd forårsaket av for høy avstengingsspenning. Motstand R4 er lagt til for bedre omformerstabilitet ved lavt strømforbruk og lav spenning. Den absorberer noe av energien som L2-spolen gir til lasten. Det påvirker effektiviteten, men er liten - den effektive verdien av strømmen som strømmer gjennom den er bare noen få milliampere.

Kondensatorene C8 og C9 jevner ut krusningsstrømmen som tilføres gjennom dioden D2. Resistiv deler R5-R7 setter utgangsspenningen til ca. 13,5V, som er riktig spenning på 12V gelbatteriterminalene under bufferdrift. Denne spenningen bør variere litt med temperaturen, men dette faktum er utelatt for å holde systemet enkelt. Denne motstandsdeleren belaster det tilkoblede batteriet hele tiden, så det skal ha høyest mulig motstand.

Kondensator C7 reduserer spenningsrippelen sett av komparatoren og bremser responsen til tilbakekoblingssløyfen. Uten det, når batteriet er frakoblet, kan utgangsspenningen overstige den sikre verdien for elektrolytiske kondensatorer, dvs. unnslippe. Tillegget av denne kondensatoren fører til at systemet slutter å bytte nøkkel fra tid til annen.

Laderen er montert på et enkeltsidig trykt kretskort med dimensjoner på 89 × 27 mm, hvis monteringsskjema er vist i fig. figur 2. Alle elementene er i gjennomhullshus, noe som er til stor hjelp selv for folk som ikke har så mye erfaring med loddebolt. Jeg foreslår at du ikke bruker en IC-kontakt fordi det vil øke motstanden til koblingene til brytertransistoren.

2. Installasjonsskjema for solcellelader

En korrekt montert enhet er umiddelbart klar til bruk og krever ingen igangkjøring. Som en del av kontrollen kan du bruke en konstant spenning til inngangen og justere den i et gitt område på 4 ... 20 V, og observere avlesningene til et voltmeter koblet til utgangen. Den skal skifte sagtann i området ca. 18 ... 13,5 V. Den første verdien er relatert til ladningen av kondensatorene og er ikke kritisk, men ved 13,5 V skal omformeren fungere igjen.

Ladestrømmen avhenger av strømverdien til inngangsspenningen, siden inngangsstrømmen er begrenset til ca. 0,44 A. Målinger har vist at batteriets ladestrøm varierer fra ca. 50 mA (4 V) til ca. 0,6 A.A ved en spenning på 20 V. Du kan redusere denne verdien ved å øke motstanden R1, noe som noen ganger er tilrådelig for batterier med liten kapasitet (2 Ah).

Laderen er tilpasset til å fungere med en fotovoltaisk modul med en nominell spenning på 12 V. Spenninger opp til 20 ... 22 V kan være tilstede ved utgangene med lavt strømforbruk, derfor er det installert kondensatorer tilpasset spenningen på 25 V ved inngangen til omformeren.Tapene er så store at batteriet nesten ikke lades.

For å dra full nytte av laderen, koble til en modul med en effekt på 10 W eller mer. Med mindre strøm vil batteriet også lades, men saktere.

Liste over komponenter:

Motstander:

R1: 0,68 Ohm / 1 W.

R2: 180 Ohm / 0,25 W.

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

Kondensatorer:

C1, C2, C8, C9: 220μF/25V

C3: 330 pF (keramisk)

C4…C6: 2,2 μF/50 V (MKT R = 5 mm)

C7: 1 μF / 50 V (monolittisk)

Halvledere:

D1: 1H4148

D2: 1H5819

LED1: 5 mm LED, for eksempel grønn

US1:MC34063A(DIP8)

annen:

J1, J2: ARK2/5mm-kontakt

L1, L2: Choke 220uH (vertikal)

S1: mikrobryter 6×6/13mm