Circuitul încărcătorului solar LDO Zero Drop

Articolul discută despre un simplu LDO dropout sau un circuit de încărcare solară cu picătură zero fără microcontroler, care poate fi modificat în mai multe moduri diferite, după preferințele utilizatorului. Circuitul nu depinde de microcontroler și poate fi construit chiar de un profan.

Ce este un încărcător Zero Drop

Un încărcător solar cu picătură zero este un dispozitiv care asigură că tensiunea de la panoul solar ajunge la baterie fără a suferi nicio cădere de tensiune, fie din cauza rezistenței, fie a interferențelor semiconductoare. Circuitul de aici folosește un MOSFET ca întrerupător pentru a asigura căderea minimă de tensiune de la panoul solar atașat.

În plus, circuitul are un avantaj distinct față de alte forme de încărcătoare zero, nu derulează inutil panoul, asigurându-se că panoul este permis să funcționeze în cea mai înaltă zonă de eficiență.

Să înțelegem cum aceste caracteristici ar putea fi realizate prin această nouă idee de circuit concepută de mine.

Cel mai simplu circuit LDO

Iată un exemplu simplu de încărcător solar LDO, care poate fi construit în câteva minute, de către orice hobby interesat.

Aceste circuite pot fi utilizate în mod eficient în locul celor scumpe Schottky diode, pentru a obține un transfer echivalent de zero de energie solară la sarcină.

Un MOSFET cu canal P este folosit ca un comutator LDO zero drop. Dioda zener protejează MOSFET de tensiuni ridicate ale panoului solar peste 20 V. 1N4148 protejează MOSFET de o conexiune inversă a panoului solar. Astfel, acest MOSFET LDO devine complet protejat de condițiile de polaritate inversă și permite, de asemenea, încărcarea bateriei fără a scădea nici o tensiune în mijloc.

Pentru o versiune cu canal N puteți încerca următoarea variantă.

Utilizarea amplificatorilor de operare

Dacă sunteți interesat să construiți un încărcător zero drop cu caracteristică de întrerupere automată, puteți aplica acest lucru folosind un amplificator op care este conectat ca un comparator, după cum se arată mai jos. În acest design, pinul care nu se inversează a CI este poziționat ca senzor de tensiune printr-o etapă divizor de tensiune realizată de R3 și R4.

Referindu-ne la schema circuitului încărcătorului regulatorului de tensiune de cădere zero propusă, vedem o configurație destul de simplă constând dintr-un opamp și un mosfet ca ingrediente active principale.

Știftul inversor este montat la fel de obișnuit ca intrarea de referință folosind R2 și dioda zener.

Presupunând că bateria care trebuie încărcată este o baterie de 12V, joncțiunea dintre R3 și R4 este calculată astfel încât să producă 14,4V la un anumit nivel optim de tensiune de intrare care poate fi tensiunea circuitului deschis al panoului conectat.

La aplicarea tensiunii solare la bornele de intrare afișate, mosfetul inițiază cu ajutorul lui R1 și permite întreaga tensiune pe cablul său de scurgere, care ajunge în cele din urmă la joncțiunea R3 / R4.

Nivelul de tensiune este instantaneu detectat aici și dacă în cazul în care este mai mare decât setul de 14,4 V, pornește ieșirea opamp la un potențial ridicat.

Această acțiune oprește instantaneu mosfet-ul, asigurându-vă că nu mai este permisă o tensiune suplimentară pentru a ajunge la scurgere.

Cu toate acestea, în proces, tensiunea tinde acum să scadă sub semnul de 14,4 V pe joncțiunea R3 / R4, ceea ce solicită din nou ieșirea opamp să scadă și, la rândul său, porniți MOSFET-ul.

Comutarea de mai sus se repetă rapid, ceea ce duce la o constantă de 14,4 V la ieșirea alimentată la bornele bateriei.

Utilizarea mosfetului asigură o scădere de aproape zero de la panoul solar.

D1 / C1 sunt introduse pentru menținerea și menținerea unei alimentări constante la pinii de alimentare IC.

Spre deosebire de regulatoarele de tip șunt, aici excesul de tensiune de la panoul solar este controlat prin oprirea panoului, care asigură încărcarea zero a panoului solar și îi permite să funcționeze în cele mai eficiente condiții, la fel ca într-o situație MPPT.

Circuitul încărcătorului solar LDO fără microcontroler poate fi actualizat cu ușurință prin adăugarea unei funcții de întrerupere automată și a unei limite de supracurent.

Diagrama circuitului

NOTĂ: Vă rugăm să conectați PIN-ul # 7 al IC-ului DIRECT CU TERMINALUL (+) PANELULUI SOLAR altfel CIRCUITUL NU VA FUNCȚIONA. FOLOSIȚI LM321 DACĂ TENSIUNEA PANELULUI SOLAR ESTE MAI MARE DE 18 V.

Lista de componente

• R1, R2 = 10K
• R3, R4 = utilizați un calculator online de divizare a potențialului pentru fixarea tensiunii de joncțiune necesare
• D2 = 1N4148
• C1 = 10uF / 50V
• C2 = 0,22uF
• Z1 = ar trebui să fie mult mai mic decât bateria selectată peste nivelul de încărcare
• IC1 = 741
• Mosfet = conform bateriei AH și tensiunii solare.

Folosind MOSFET N-Channel

Abandonul scăzut propus poate fi, de asemenea, implementat în mod eficient utilizând un MOSFET cu canal N. așa cum este indicat mai jos:

NOTĂ: Vă rugăm să conectați PIN-ul # 4 al IC-ului DIRECT CU TERMINALUL (-) PANELULUI SOLAR, altfel CIRCUITUL ÎNCETĂ DE FUNCȚIONARE. FOLOSIȚI LM321 ÎN loc de 741 DACĂ IEȘIREA PANELULUI ESTE MAI MARE DE 18 V.

Adăugarea unei funcții de control curent

A doua diagramă de mai sus arată cum designul de mai sus poate fi actualizat cu o caracteristică de control curent prin simpla adăugare a unei etape de tranzistor BC547 pe intrarea inversă a opamp-ului.

R5 poate fi orice rezistor de valoare mică, cum ar fi un 100 ohm.

R6 determină curentul maxim de încărcare admisibil la baterie care poate fi setat utilizând formula:

R (ohmi) = 0,6 / I, unde I este rata optimă de încărcare (amperi) a bateriei conectate.

Circuitul încărcătorului de baterie Solar zero drop finalizat:

Conform sugestiei „jrp4d”, proiectele explicate mai sus au necesitat unele modificări serioase pentru a funcționa corect. Am prezentat proiectele de lucru finalizate, corectate pentru aceleași prin diagramele de mai jos:

Conform „jrp4d”:

Bună - M-am amestecat cu Mosfets (circuite de control al tensiunii) și nu cred că niciunul dintre circuite nu va funcționa, cu excepția cazului în care linia de tensiune este cu doar câțiva volți mai mare decât tensiunea bateriei țintă. Pentru orice lucru în care linia este mult mai mult decât bateria, MOSFET-ul o va conduce doar deoarece circuitul de control nu o poate controla.

În ambele circuite este aceeași problemă, cu canalul P, amplificatorul op nu poate conduce poarta suficient de sus pentru a o opri (așa cum se observă de un post) - doar trece tensiunea liniei direct prin baterie. În versiunea cu canal N, amplificatorul opțional nu poate conduce poarta suficient de jos, deoarece funcționează la o tensiune mai mare decât linia -ve din lateral.

Ambele circuite au nevoie de un dispozitiv de acționare care funcționează la tensiunea completă a liniei, controlat de amplificatorul op

Sugestia de mai sus pare validă și corectă. Cea mai simplă modalitate de a remedia problema de mai sus este să conectați pinul # 7 al opamp IC cu (+) al panoului solar. Aceasta ar rezolva instantaneu problema!

Alternativ, desenele de mai sus pot fi modificate în modul prezentat mai jos pentru aceleași:

Folosind NPN BJT sau N-canal MOSFET:

Dioda D1 poate fi îndepărtată după confirmarea funcționării LDO

În figura de mai sus, tranzistorul de alimentare NPN ar putea fi un TIP142 sau un mosfet IRF540 ... și vă rugăm să eliminați D1, deoarece pur și simplu nu este necesar

Folosind tranzistor PNP sau P-mosfet

Dioda D1 poate fi îndepărtată după confirmarea funcționării

În figura de mai sus, tranzistorul de putere ar putea fi un mosfet TIP147 sau IRF9540, tranzistorul asociat cu R1 ar putea fi un tranzistor BC557 ...... și vă rugăm să eliminați D1 deoarece pur și simplu nu este necesar.

Cum se configurează circuitul încărcătorului solar LDO

Este foarte usor.

1. Nu conectați nici o sursă de alimentare la partea MOSFET.
2. Înlocuiți bateria cu o sursă de alimentare variabilă și reglați-o la nivelul de încărcare al bateriei care ar trebui să fie încărcat.
3. Acum reglați cu atenție presetarea pin2 până când LED-ul se oprește .... răsfoiți presetarea înainte și înapoi și verificați răspunsul LED-ului, acesta ar trebui să clipească și ON / OFF corespunzător, reglați în cele din urmă presetarea într-un punct în care LeD se oprește complet .... sigilați presetarea.
4. Încărcătorul dvs. solar cu picătură zero este gata și setat.

Puteți confirma cele de mai sus aplicând o tensiune de intrare mult mai mare pe partea MOSFET, veți găsi ieșirea din partea bateriei producând nivelul de tensiune perfect reglat care a fost setat anterior de dvs.