Circuitul de încărcare a bateriei solare PWM

Acest circuit de încărcare a bateriei solare PWM simplu, îmbunătățit, cu 5V zero zero poate fi utilizat împreună cu orice panou solar pentru încărcarea rapidă a telefoanelor celulare sau a bateriilor telefonului mobil în mai multe numere, practic circuitul este capabil să încarce orice baterie indiferent dacă Li-ion sau acid de plumb care poate fi cuprinsă între 5V.

Utilizarea TL494 pentru convertorul Buck

Proiectarea se bazează pe o topologie a convertorului SMPS buck folosind IC TL 494 (am devenit un mare fan al acestui IC). Mulțumită „Texas Instruments” pentru că ne-ai furnizat acest minunat IC.

Poate doriți să aflați mai multe despre acest cip din această postare care explică foaia tehnică completă a IC TL494

Diagrama circuitului

Știm că un circuit de încărcare solară de 5V poate fi ușor construit folosind circuite integrate liniare, cum ar fi LM 317 sau LM 338, puteți găsi mai multe informații despre acest lucru citind următoarele articole:

Circuit simplu de încărcare solară

Circuit simplu de încărcare controlat de curent

Cu toate acestea, cel mai mare dezavantaj cu acestea încărcătoare liniare de baterii este emisia de căldură prin corpul lor sau prin disiparea carcasei, ceea ce duce la irosirea de energie prețioasă. Datorită acestei probleme, aceste IC nu pot produce o ieșire de tensiune de cădere zero pentru încărcare și necesită întotdeauna intrări de cel puțin 3V mai mari decât ieșirile specificate.

Circuitul încărcătorului de 5V explicat aici este complet liber de toate aceste bătăi de cap, să învățăm cum se realizează o funcționare eficientă din circuitul propus.

Referindu-ne la circuitul de încărcare a bateriei solare PWM de 5V de mai sus, IC TL494 formează inima întregii aplicații.

IC este un procesor IC specializat PWM, care este utilizat aici pentru controlul unei etape de conversie buck, responsabilă pentru conversia tensiunii de intrare ridicate într-o ieșire de nivel inferior preferată.

Intrarea în circuit poate fi între 10 și 40V, ceea ce devine gama ideală pentru panourile solare.

Caracteristicile cheie ale IC includ:

Generarea unei ieșiri PWM precise

Pentru a genera PWM-uri precise, IC-ul include o referință precisă de 5V realizată utilizând conceptul bandgap care îl face imun din punct de vedere termic. Această referință de 5V care se realizează la pinul 14 al IC devine tensiunea de bază pentru toți declanșatorii cruciale implicați în IC și responsabili pentru procesarea PWM.

IC-ul constă dintr-o pereche de ieșiri care pot fi fie configurate pentru a oscila alternativ într-o configurație totem pol, fie ambele la un moment dat ca o ieșire oscilantă cu un singur capăt. Prima opțiune devine potrivită pentru aplicații tip push-pull, cum ar fi în invertoare etc.

Cu toate acestea, pentru aplicația actuală, o ieșire oscilantă cu un singur capăt devine mai favorabilă și acest lucru se realizează prin împământarea pinului # 13 al CI, alternativ pentru realizarea unui pin de ieșire push pull # 13 ar putea fi conectat cu pinul # 14, am discutat acest lucru în articolul nostru anterior deja.

Rezultatele IC au un set foarte util și interesant configurat intern. Ieșirile sunt terminate prin intermediul a două tranzistoare din interiorul IC. Acești tranzistori sunt aranjați cu un emițător / colector deschis peste pinul 9/10 și respectiv pinii 8/11.

Pentru aplicațiile care necesită o ieșire pozitivă, emițătorii pot fi folosiți ca ieșiri, care sunt disponibile de la pinii 10/10. Pentru astfel de aplicații, în mod normal, un NPN BJT sau un Nmosfet ar fi configurat extern pentru acceptarea frecvenței pozitive pe pinul 9/10 al CI.

În prezentul design, deoarece un PNP este utilizat cu ieșirile IC, o tensiune negativă de scufundare devine alegerea corectă și, prin urmare, în loc de pin9 / 10, am legat pin8 / 11 cu etapa de ieșire constând din etapa hibridă PNP / NPN. Aceste ieșiri asigură suficient curent de scufundare pentru alimentarea treptei de ieșire și pentru acționarea configurației convertorului de curent mare.

Control PWM

Implementarea PWM, care devine aspectul crucial pentru circuit, se realizează prin alimentarea unui eșantion de semnal de feedback către amplificatorul de eroare intern al IC-ului prin pinul de intrare # 1 care nu inversează.

Această intrare PWM poate fi văzută conectată la ieșirea de la convertorul Buck prin divizorul de potențial R8 / R9, iar această buclă de feedback introduce datele necesare IC-ului, astfel încât IC-ul să poată genera PWM-uri controlate pe ieșiri pentru a mențineți tensiunea de ieșire în mod constant la 5V.

Alte tensiuni de ieșire pot fi fixate prin simpla modificare a valorilor R8 / R9 conform propriilor cerințe ale aplicației.

Control curent

IC-ul are două amplificatoare de eroare setate intern pentru controlul PWM ca răspuns la semnale de feedback externe. Unul dintre amplificatoarele de eroare este utilizat pentru controlul ieșirilor de 5V așa cum sa discutat mai sus, al doilea amplificator de eroare este utilizat pentru controlul curentului de ieșire.

R13 formează rezistența de detectare a curentului, potențialul dezvoltat de-a lungul acestuia este alimentat la unul dintre pinii de intrare # 16 al celui de-al doilea amplificator de eroare, care este comparat de referința de la pinul 15 setată pe cealaltă intrare a opamp-ului.

În proiectarea propusă este setată la 10amp prin R1 / R2, ceea ce înseamnă că în cazul în care curentul de ieșire tinde să crească peste 10amps, pinul 16 poate fi mai mare decât pinul de referință 15 inițierea contracției PWM necesare până când curentul este restricționat înapoi la nivelurile specificate.

Convertor de putere Buck

Etapa de putere prezentată în proiect este o etapă standard de conversie a puterii, utilizând un tranzistor de pereche hibrid Darlington NTE153 / NTE331.

Această etapă Darlington hibridă răspunde la frecvența controlată PWM de la pinul 8/11 al IC și operează etapa convertizorului buck constând dintr-un inductor de curent mare și o diodă de comutare de mare viteză NTE6013.

Etapa de mai sus produce o ieșire precisă de 5V, asigurând o disipare minimă și o ieșire de prefect zero drop.

Bobina sau inductorul pot fi înfășurate peste orice miez de ferită utilizând trei fire paralele de sârmă de cupru super emailată, fiecare cu un diametru de 1 mm, valoarea inductanței poate fi oriunde în apropiere de 140 uH pentru proiectarea propusă.

Astfel, acest circuit de încărcare a bateriei solare de 5V poate fi considerat un circuit de încărcare solar ideal și extrem de eficient pentru toate tipurile de aplicații de încărcare a bateriei solare.