Mạch sạc năng lượng mặt trời LDO Zero Drop

Bài viết thảo luận về một mạch sạc năng lượng mặt trời LDO thấp đơn giản, hoặc mạch sạc năng lượng mặt trời bằng không không có bộ vi điều khiển có thể được sửa đổi theo nhiều cách khác nhau tùy theo sở thích của người dùng. Mạch không phụ thuộc vào vi điều khiển và có thể được xây dựng ngay cả bởi một giáo dân.

Bộ sạc Zero Drop là gì

Bộ sạc năng lượng mặt trời không thả là một thiết bị đảm bảo rằng điện áp từ bảng điều khiển năng lượng mặt trời đến pin mà không bị giảm điện áp, do điện trở hoặc nhiễu chất bán dẫn. Mạch ở đây sử dụng MOSFET làm công tắc để đảm bảo giảm điện áp tối thiểu từ bảng điều khiển năng lượng mặt trời đi kèm.

Hơn nữa, mạch có một lợi thế khác biệt so với các dạng thiết kế bộ sạc không thả khác, nó không đóng ngắt bảng điều khiển một cách không cần thiết, đảm bảo bảng điều khiển được phép hoạt động ở vùng hiệu quả cao nhất.

Hãy hiểu làm thế nào những tính năng này có thể đạt được thông qua ý tưởng mạch mới do tôi thiết kế này.

Mạch LDO đơn giản nhất

Dưới đây là ví dụ về bộ sạc năng lượng mặt trời LDO đơn giản nhất có thể được chế tạo trong vài phút bởi bất kỳ người yêu thích quan tâm nào.

Các mạch này có thể được sử dụng hiệu quả thay vì đắt tiền Schottky điốt, để nhận được sự truyền năng lượng mặt trời tương đương bằng không cho tải.

MOSFET kênh P được sử dụng như một công tắc LDO không thả. Diode zener bảo vệ MOSFET khỏi điện áp bảng điều khiển năng lượng mặt trời cao trên 20 V. 1N4148 bảo vệ MOSFET khỏi kết nối ngược bảng điều khiển năng lượng mặt trời. Do đó, MOSFET LDO này trở nên được bảo vệ hoàn toàn khỏi các điều kiện phân cực ngược và cũng cho phép sạc pin mà không giảm bất kỳ điện áp nào ở giữa.

Đối với phiên bản kênh N, bạn có thể thử biến thể sau.

Sử dụng Op Amps

Nếu bạn quan tâm đến việc chế tạo một bộ sạc không thả với tính năng cắt tự động, bạn có thể áp dụng điều này bằng cách sử dụng amp op có dây làm bộ so sánh như hình dưới đây. Trong thiết kế này, chân không đảo ngược của IC được định vị như cảm biến điện áp thông qua một tầng phân áp được thực hiện bởi R3 và R4.

Đề cập đến sơ đồ mạch bộ sạc bộ điều chỉnh điện áp không giảm được đề xuất, chúng ta thấy một cấu hình khá đơn giản bao gồm một opamp và một mosfet làm thành phần hoạt động chính.

Chốt đảo ngược như thường lệ được gắn vào đầu vào tham chiếu bằng cách sử dụng R2 và diode zener.

Giả sử pin được sạc là pin 12V, điểm nối giữa R3 và R4 được tính toán sao cho nó tạo ra 14,4V ở một mức điện áp đầu vào tối ưu nhất định, có thể là điện áp hở mạch của bảng được kết nối.

Khi áp dụng điện áp mặt trời tại các thiết bị đầu cuối đầu vào được hiển thị, mosfet bắt đầu với sự trợ giúp của R1 và cho phép toàn bộ điện áp trên dây dẫn cống của nó cuối cùng đạt đến đường giao nhau R3 / R4.

Mức điện áp được cảm nhận ngay lập tức ở đây và nếu trong trường hợp nó cao hơn mức 14,4V đã đặt, hãy BẬT đầu ra opamp sang mức tiềm năng cao.

Hành động này ngay lập tức TẮT MOSFET để đảm bảo rằng không có thêm điện áp nào được phép đạt đến cống của nó.

Tuy nhiên, trong quá trình này, điện áp hiện nay có xu hướng giảm xuống dưới mốc 14,4V trên đường giao nhau R3 / R4, điều này một lần nữa nhắc đầu ra opamp xuống thấp và lần lượt BẬT MOSFET.

Việc chuyển đổi trên tiếp tục lặp lại nhanh chóng dẫn đến 14,4V không đổi ở đầu ra được cấp cho các cực pin.

Việc sử dụng mosfet đảm bảo đầu ra gần như bằng không từ bảng điều khiển năng lượng mặt trời.

D1 / C1 được giới thiệu để duy trì và duy trì nguồn cung cấp liên tục cho các chân nguồn IC.

Không giống như bộ điều chỉnh loại shunt, ở đây điện áp dư thừa từ bảng điều khiển năng lượng mặt trời được điều khiển bằng cách TẮT bảng điều khiển, đảm bảo không tải bảng điều khiển năng lượng mặt trời và cho phép nó hoạt động ở điều kiện hiệu quả nhất, giống như tình huống MPPT.

Có thể dễ dàng nâng cấp mạch sạc năng lượng mặt trời LDO không có vi điều khiển bằng cách thêm tính năng tự động ngắt và tính năng giới hạn quá dòng.

Sơ đồ mạch

LƯU Ý: VUI LÒNG KẾT NỐI TRỰC TIẾP PIN # 7 CỦA IC VỚI NGUỒN (+) CỦA MẠCH MẶT TRỜI KHÁC MẠCH SẼ KHÔNG CHỨC NĂNG. SỬ DỤNG LM321 NẾU ĐIỆN ÁP CỦA BẢNG MẶT TRỜI CAO HƠN 18 V.

Danh sách các bộ phận

• R1, R2 = 10K
• R3, R4 = sử dụng máy tính phân chia tiềm năng trực tuyến để sửa điện áp đường giao nhau yêu cầu
• D2 = 1N4148
• C1 = 10uF / 50V
• C2 = 0,22uF
• Z1 = phải thấp hơn nhiều so với mức sạc pin đã chọn
• IC1 = 741
• Mosfet = theo AH của pin và điện áp mặt trời.

Sử dụng MOSFET kênh N

Tỷ lệ bỏ học thấp được đề xuất cũng có thể được thực hiện hiệu quả bằng cách sử dụng MOSFET kênh N. như được chỉ ra dưới đây:

LƯU Ý: VUI LÒNG KẾT NỐI MẠNH SỐ 4 CỦA IC TRỰC TIẾP VỚI NGUỒN (-) CỦA BẢNG MẶT TRỜI, LÚC KHÁC MẠCH SẼ HOẠT ĐỘNG. SỬ DỤNG ĐẦU VÀO LM321 CỦA 741 NẾU ĐẦU RA PANEL CAO HƠN 18 V.

Thêm một tính năng kiểm soát hiện tại

Sơ đồ thứ hai ở trên cho thấy thiết kế ở trên có thể được nâng cấp như thế nào với tính năng điều khiển hiện tại bằng cách chỉ cần thêm một tầng bán dẫn BC547 qua đầu vào đảo ngược của opamp.

R5 có thể là bất kỳ điện trở có giá trị thấp nào chẳng hạn như 100 ohm.

R6 xác định dòng điện sạc tối đa cho phép vào pin có thể được đặt bằng cách sử dụng công thức:

R (Ohms) = 0,6 / I, trong đó I là tốc độ sạc tối ưu (amps) của pin được kết nối.

Mạch sạc pin không thả năng lượng mặt trời đã hoàn thiện:

Theo gợi ý của 'jrp4d'the thiết kế được giải thích ở trên cần một số sửa đổi nghiêm trọng để hoạt động chính xác. Tôi đã trình bày các thiết kế làm việc đã chỉnh sửa, hoàn thiện cho giống nhau thông qua các sơ đồ dưới đây:

Theo 'jrp4d':

Xin chào - Tôi đã nhầm lẫn với Mosfets (mạch điều khiển điện áp) và tôi không nghĩ rằng một trong hai mạch sẽ hoạt động ngoại trừ trường hợp dòng điện áp chỉ lớn hơn một vài volt so với điện áp pin mục tiêu. Đối với bất cứ thứ gì mà dòng vào nhiều hơn pin, mosfet sẽ chỉ dẫn vì mạch điều khiển không thể kiểm soát nó.

Trong cả hai mạch, vấn đề giống nhau, với kênh P, op-amp không thể điều khiển cổng đủ cao để tắt nó (như được quan sát bởi một bài đăng) - nó chỉ truyền điện áp đường thẳng qua pin. Trong phiên bản kênh N, op-amp không thể điều khiển cổng đủ thấp vì nó hoạt động ở điện áp cao hơn dòng -ve ở bên cạnh.

Cả hai mạch đều cần một thiết bị điều khiển hoạt động ở dòng điện áp đầy đủ, được điều khiển bởi op-amp

Đề xuất ở trên có vẻ hợp lệ và chính xác. Cách đơn giản nhất để khắc phục sự cố trên là kết nối trực tiếp Chân số 7 của IC opamp với (+) của bảng điều khiển năng lượng mặt trời. Điều này sẽ ngay lập tức giải quyết vấn đề!

Ngoài ra, các thiết kế trên có thể được sửa đổi theo cách được hiển thị bên dưới cho giống nhau:

Sử dụng NPN BJT hoặc MOSF kênh N:

Diode D1 có thể được tháo ra sau khi xác nhận hoạt động của LDO

Trong hình trên, bóng bán dẫn công suất NPN có thể là TIP142, hoặc IRF540 mosfet ..... và vui lòng Loại bỏ D1 vì nó đơn giản là không cần thiết

Sử dụng bóng bán dẫn PNP hoặc P-mosfet

Diode D1 có thể được loại bỏ sau khi xác nhận hoạt động

Trong hình trên, bóng bán dẫn công suất có thể là TIP147 hoặc IRF9540 mosfet, bóng bán dẫn kết hợp với R1 có thể là bóng bán dẫn BC557 ...... và vui lòng loại bỏ D1 vì nó đơn giản là không cần thiết.

Cách thiết lập mạch sạc năng lượng mặt trời LDO

Nó rất dễ.

1. Không kết nối bất kỳ nguồn cung cấp nào ở phía mosfet.
2. Thay pin bằng đầu vào nguồn điện có thể thay đổi và điều chỉnh nó theo mức sạc của pin được cho là sẽ được sạc.
3. Bây giờ cẩn thận điều chỉnh cài đặt trước pin2 cho đến khi đèn LED chỉ tắt .... vuốt nhẹ cài đặt trước tới lui và kiểm tra phản ứng của đèn LED, nó cũng sẽ nhấp nháy BẬT / TẮT tương ứng, cuối cùng điều chỉnh cài đặt trước đến điểm mà đèn LED chỉ tắt hoàn toàn .... đóng dấu cài đặt trước.
4. Bộ sạc năng lượng mặt trời zero drop của bạn đã sẵn sàng và được thiết lập.

Bạn có thể xác nhận điều trên bằng cách áp dụng điện áp đầu vào cao hơn nhiều ở phía mosfet, bạn sẽ thấy đầu ra phía pin tạo ra mức điện áp được điều chỉnh hoàn hảo mà bạn đã đặt trước đó.