Mạch sạc pin năng lượng mặt trời PWM

Mạch sạc pin năng lượng mặt trời 5V zero drop PWM đơn giản, nâng cao này có thể được sử dụng kết hợp với bất kỳ bảng điều khiển năng lượng mặt trời nào để sạc điện thoại di động hoặc pin điện thoại với nhiều số lượng một cách nhanh chóng, về cơ bản mạch có khả năng sạc bất kỳ loại pin nào dù là Li-ion hay Axit chì có thể nằm trong phạm vi 5V.

Sử dụng TL494 cho Bộ chuyển đổi Buck

Thiết kế dựa trên cấu trúc liên kết bộ chuyển đổi SMPS buck sử dụng IC TL 494 (Tôi đã trở thành một fan hâm mộ lớn của IC này). Nhờ vào 'Dụng cụ Texas' vì đã cung cấp vi mạch tuyệt vời này cho chúng tôi.

Bạn có thể muốn tìm hiểu thêm về con chip này từ bài đăng này giải thích bảng dữ liệu đầy đủ của IC TL494

Sơ đồ mạch

Chúng tôi biết rằng mạch sạc năng lượng mặt trời 5V có thể dễ dàng được chế tạo bằng cách sử dụng các IC tuyến tính như LM 317 hoặc LM 338, bạn có thể tìm thêm thông tin về điều này bằng cách đọc các bài viết sau:

Mạch sạc năng lượng mặt trời đơn giản

Mạch sạc điều khiển hiện tại đơn giản

Tuy nhiên, nhược điểm lớn nhất với những bộ sạc pin tuyến tính là sự tỏa nhiệt qua cơ thể của chúng hoặc thông qua tản nhiệt của vỏ máy, dẫn đến sự lãng phí nguồn năng lượng quý giá. Do vấn đề này, IC này không thể tạo ra đầu ra điện áp rơi bằng không cho tải và luôn yêu cầu đầu vào cao hơn ít nhất 3V so với đầu ra được chỉ định.

Mạch của bộ sạc 5V được giải thích ở đây là hoàn toàn không có những rắc rối này, hãy cùng tìm hiểu cách làm việc hiệu quả từ mạch đề xuất.

Nhắc đến mạch sạc pin năng lượng mặt trời 5V PWM ở trên, IC TL494 tạo thành trái tim của toàn bộ ứng dụng.

IC này là một vi mạch xử lý PWM chuyên dụng, được sử dụng ở đây để điều khiển giai đoạn chuyển đổi buck, chịu trách nhiệm chuyển đổi điện áp đầu vào cao thành đầu ra mức thấp hơn được ưu tiên.

Đầu vào cho mạch có thể ở bất kỳ đâu trong khoảng từ 10 đến 40V, trở thành phạm vi lý tưởng cho các tấm pin mặt trời.

Các tính năng chính của vi mạch bao gồm:

Tạo đầu ra PWM chính xác

Để tạo ra các PWM chính xác, vi mạch bao gồm một tham chiếu 5V chính xác được thực hiện bằng cách sử dụng khái niệm bandgap giúp nó miễn nhiễm với nhiệt. Tham chiếu 5V này đạt được ở chân số 14 của IC sẽ trở thành điện áp cơ bản cho tất cả các kích hoạt quan trọng liên quan trong IC và chịu trách nhiệm cho quá trình xử lý PWM.

IC bao gồm một cặp đầu ra có thể được cấu hình để dao động luân phiên trong cấu hình cực totem, hoặc cả hai cùng một lúc giống như một đầu ra dao động kết thúc duy nhất. Tùy chọn đầu tiên trở nên phù hợp với các loại ứng dụng đẩy-kéo như trong biến tần, v.v.

Tuy nhiên, đối với ứng dụng hiện tại, một đầu ra dao động kết thúc duy nhất trở nên thuận lợi hơn và điều này đạt được nhờ chân nối đất số 13 của IC, hoặc để đạt được một đầu ra kéo đẩy, chân số 13 có thể được nối với chân số 14, chúng ta đã thảo luận về điều này trong bài viết trước của chúng tôi đã có.

Các đầu ra của IC rất hữu ích và thú vị được thiết lập bên trong. Các đầu ra được kết thúc thông qua hai bóng bán dẫn bên trong vi mạch. Các bóng bán dẫn này được bố trí với một bộ phát / cực thu mở lần lượt qua chân 9/10 và chân 8/11.

Đối với các ứng dụng yêu cầu đầu ra tích cực, các bộ phát có thể được sử dụng làm đầu ra, có sẵn từ các chân9 / 10. Đối với các ứng dụng như vậy, thông thường một NPN BJT hoặc Nmosfet sẽ được cấu hình bên ngoài để chấp nhận tần số dương trên chân 9/10 của IC.

Trong thiết kế hiện tại vì PNP được sử dụng với các đầu ra IC, điện áp chìm âm trở thành sự lựa chọn phù hợp, và do đó thay vì chân9 / 10, chúng tôi đã liên kết chân 8/11 với tầng đầu ra bao gồm giai đoạn lai PNP / NPN. Các đầu ra này cung cấp đủ dòng điện chìm để cấp nguồn cho giai đoạn đầu ra và để thúc đẩy cấu hình bộ chuyển đổi buck dòng điện cao.

Kiểm soát PWM

Việc triển khai PWM, trở thành khía cạnh quan trọng của mạch đạt được bằng cách cấp tín hiệu phản hồi mẫu cho bộ khuếch đại lỗi bên trong của vi mạch thông qua chân đầu vào không đảo ngược # 1 của nó.

Đầu vào PWM này có thể được nhìn thấy được nối với đầu ra từ bộ chuyển đổi buck thông qua bộ chia tiềm năng R8 / R9 và vòng phản hồi này đầu vào dữ liệu cần thiết cho IC để IC có thể tạo ra các PWM được kiểm soát trên các đầu ra để giữ điện áp đầu ra luôn ổn định ở mức 5V.

Điện áp đầu ra khác có thể được cố định bằng cách thay đổi các giá trị của R8 / R9 theo nhu cầu ứng dụng riêng của từng người.

Kiểm soát hiện tại

IC có hai bộ khuếch đại lỗi được đặt bên trong để điều khiển PWM đáp ứng các tín hiệu phản hồi bên ngoài. Một trong các bộ khuếch đại lỗi được sử dụng để điều khiển đầu ra 5V như đã thảo luận ở trên, bộ khuếch đại lỗi thứ hai được sử dụng để điều khiển dòng điện đầu ra.

R13 tạo thành điện trở cảm nhận hiện tại, điện thế phát triển qua nó được cấp cho một trong các đầu vào chân # 16 của amp lỗi thứ hai được so sánh bằng tham chiếu tại chân # 15 được đặt trên đầu vào khác của opamp.

Trong thiết kế đề xuất, nó được đặt ở 10amp thông qua R1 / R2, có nghĩa là trong trường hợp dòng điện đầu ra có xu hướng tăng trên 10 ampe, chân 16 có thể tăng cao hơn chân tham chiếu 15 bắt đầu co PWM yêu cầu cho đến khi dòng điện bị hạn chế trở lại các mức được chỉ định.

Bộ chuyển đổi Buck Power

Giai đoạn nguồn được thể hiện trong thiết kế là giai đoạn chuyển đổi buck tiêu chuẩn, sử dụng cặp bóng bán dẫn Darlington lai NTE153 / NTE331.

Giai đoạn Darlington lai này đáp ứng tần số được điều khiển PWM từ chân 8/11 của IC và vận hành giai đoạn chuyển đổi buck bao gồm cuộn cảm dòng cao và diode chuyển mạch tốc độ cao NTE6013.

Giai đoạn trên tạo ra đầu ra 5v chính xác đảm bảo tiêu tán tối thiểu và đầu ra không sụt giảm hoàn hảo.

Cuộn dây hoặc cuộn cảm có thể được quấn trên bất kỳ lõi ferit nào bằng cách sử dụng ba sợi dây đồng siêu tráng men song song, mỗi sợi có đường kính 1mm, giá trị điện cảm có thể ở bất kỳ đâu gần 140uH đối với thiết kế đề xuất.

Như vậy mạch sạc pin năng lượng mặt trời 5V này có thể coi là mạch sạc pin năng lượng mặt trời lý tưởng và cực kỳ hiệu quả cho mọi loại ứng dụng sạc pin năng lượng mặt trời.