AVT5598 – Зарадная прылада ад сонечных батарэй 12В

Фотаэлектрычныя модулі таннеюць і таму становяцца ўсё папулярнейшымі. Іх можна з поспехам выкарыстоўваць для зарадкі акумулятараў, напрыклад, на дачы ці электроннай метэастанцыі. Апісваная прылада ўяўляе сабой кантролер зарада, прыстасаваны для працы з уваходнай напругай, якія змяняюцца ў вельмі шырокіх межах. Ён можа спатрэбіцца на ўчастку, у турбазе ці турбазе.

1. Прынцыповая схема сонечнай зараднай прылады

Сістэма выкарыстоўваецца для зарадкі свінцова-кіслотнага акумулятара (напрыклад, гелевага) у буферным рэжыме, г.зн. пасля дасягнення зададзенай напругі зарадны ток пачынае падаць. У выніку акумулятар заўсёды знаходзіцца ў рэжыме чакання. Напруга сілкавання зараднай прылады можа змяняцца ў межах 4…25 У.

Магчымасць выкарыстання як моцнага, так і слабога сонечнага святла значна павялічвае час зарадкі за суткі. Зарадны ток моцна залежыць ад уваходнай напругі, але гэтае рашэнне мае перавагі перад простым абмежаваннем залішняй напругі ад сонечнага модуля.

Схема зараднай прылады прадстаўлена на мал. 1. Крыніцай энергіі сталай напругі з'яўляецца пераўтваральнік, выкананы ў тапалогіі SEPIC, на аснове таннай і вядомай сістэмы MC34063A. Ён працуе ў тыповай ролі ключа. Калі напруга, якое падаецца на кампаратар (ножка 5), занізкае, убудаваны транзістарны ключ пачынае працаваць з сталым запаўненнем і частатой. Праца спыняецца, калі гэтая напруга перавышае апорную напругу (звычайна 1,25 У).

У пераўтваральніках тапалогіі SEPIC, здольных як павялічваць, так і паніжаць выходную напругу, значна гушчару выкарыстоўваюцца кантролеры, здольныя змяняць запаўненне сігналу маніпуляцыі. Выкарыстанне MC34063A у гэтай ролі – нячастае рашэнне, але – як паказалі выпрабаванні прататыпа – дастатковае для дадзенага прыкладання. Яшчэ адным крытэрам была цана, якая ў выпадку MC34063A істотна ніжэй, чым у ШІМ-кантролераў.

Два кандэнсатара C1 і C2, злучаныя раўналежна, выкарыстоўваюцца для памяншэння ўнутранага супраціву крыніцы сілкавання, такога як фотогальванический модуль. Паралельнае злучэнне змяншае выніковыя паразітныя параметры, такія як супраціў і індуктыўнасць. Рэзістар R1 выкарыстоўваецца для абмежавання току гэтага працэсу прыкладна да 0,44 А. Больш высокі ток можа выклікаць перагрэў інтэгральнай схемы. Кандэнсатар C3 усталёўвае працоўную частату прыкладна на 80 кгц.

Дроселі L1 і L2 і выніковая ёмістасць кандэнсатараў С4-С6 падабраны такім чынам, каб пераўтваральнік мог працаваць у вельмі шырокім дыяпазоне высілкаў. Раўналежнае злучэнне кандэнсатараў павінна было паменшыць выніковыя ESR і ESL.

Дыёд LED1 выкарыстоўваецца для праверкі працаздольнасці кантролера. Калі гэта так, то зменная складнік напругі адкладаецца на шпульцы L2, што можна назіраць па свячэнні гэтага дыёда. Уключаецца націскам на кнопку S1, каб не свяціўся бессэнсоўна ўвесь час. Рэзістар R3 абмяжоўвае яго ток прыкладна да 2 ма, а D1 абараняе дыёд святлодыёда ад прабоя, выкліканага празмернай замыкальнай напругай. Рэзістар R4 дададзены для лепшай стабільнасці пераўтваральніка пры нізкім току спажывання і нізкай напрузе. Ён паглынае частку энергіі, якую шпулька L2 аддае ў нагрузку. Ён уплывае на ККД, але невялікі - дзеючае значэнне току, які праходзіць праз яго, складае ўсяго некалькі міліампер.

Кандэнсатары С8 і С9 згладжваюць пульсацыі току, які падаецца праз дыёд D2. Рэзістыўны дзельнік R5-R7 усталёўвае выходную напругу прыкладна на ўзроўні 13,5 У, што адпавядае правільнай напруге на клемах 12-вольтавы гелевай батарэі падчас буфернай працы. Гэтая напруга павінна трохі змяняцца з тэмпературай, але гэты факт быў апушчаны, каб не ўскладняць сістэму. Гэты рэзістарны дзельнік увесь час нагружае падлучаную батарэю, таму ён павінен мець максімальна магчымы супраціў.

Кандэнсатар C7 памяншае пульсацыі напругі, назіраныя кампаратарам, і змяншае хуткасць рэакцыі контуру зваротнай сувязі. Без яго пры адключэнні акумулятара выходная напруга можа перавысіць бяспечнае для электралітычных кандэнсатараў значэнне, т. уцёкі. Даданне гэтага кандэнсатара прыводзіць да таго, што сістэма часам перастае перамыкаць ключ.

Зарадная прылада змантавана на аднабаковым друкаваным поплатку памерамі 89×27 мм, схема зборкі якой прадстаўлена на мал. малюнак 2. Усе элементы знаходзяцца ў карпусах для скразнога мантажу, што з'яўляецца вялікай запамогай нават для людзей, не мелых вялікага досведу ў звароце з паяльнікам. Я прапаную не выкарыстоўваць гняздо для інтэгральнай схемы, таму што гэта павялічыць супраціў злучэнняў з транзістарам ключа.

2. Схема ўстаноўкі сонечнай зараднай прылады

Правільна сабраная прылада адразу гатова да працы і не патрабуе ніякіх пуска-наладачных прац. У рамках кіравання можна падаваць на яго ўваход сталая напруга і рэгуляваць яго ў зададзеным дыяпазоне 4…20 У, выконваючы паказанні вальтметра, далучанага да вынахаду. Яно павінна змяняцца пилообразно ў дыяпазоне прыкладна 18…13,5 У. Першае значэнне злучана з зарадкай кандэнсатараў і не крытычна, але пры 13,5 У пераўтваральнік павінен ізноў зарабіць.

Зарадны ток залежыць ад бягучага значэння ўваходнай напругі, бо ўваходны ток абмежаваны прыкладна 0,44 А. Як паказалі вымярэнні, ток зарадкі акумулятара вар'іруецца ад прыкладна 50 ма (4 У) да прыкладна 0,6 А. А пры напрузе 20 У. Можна паменшыць гэтае значэнне, павялічыўшы супраціў R1, што часам мэтазгодна для акумулятараў невялікай ёмістасці (2 Ач).

Зарадная прылада прыстасавана для працы з фотагальванічным модулем з намінальнай напругай 12 У. На яго высновах можа знаходзіцца напруга да 20…22 У з малым спажываннем току, таму на ўваходзе пераўтваральніка ўсталяваныя кандэнсатары, адаптаваныя да выкарыстоўваецца напруга 25 У. У страты настолькі вялікія, што батарэя практычна не зараджаецца.

Каб скарыстацца ўсімі перавагамі зараднай прылады, далучыце да яе модуль магутнасцю ад 10 Вт. Пры меншай магутнасці акумулятар таксама будзе зараджацца, але павольней.

Спіс кампанентаў:

Рэзістары:

R1: 0,68 Ом/1 Вт

R2: 180 Ом/0,25 Вт

R3: 6,8 кім/0,25 Вт

R4: 2,2 кім/0,25 Вт

R5: 68 кім/0,25 Вт

R6: 30 кім/0,25 Вт

R7: 10 кім/0,25 Вт

кандэнсатары:

C1, C2, C8, C9: 220 мкФ/25 В

C3: 330 пф (кераміка)

C4…C6: 2,2 мкФ/50 В (MKT R = 5 мм)

C7: 1 мкФ/50 В (маналіт.)

Паўправаднікі:

D1: 1N4148

D2: 1N5819

LED1: 5 мм LED, напрыклад, зялёны

US1:MC34063A(DIP8)

іншыя:

J1, J2: раз'ём ARK2 / 5 мм

L1, L2: дросель 220 мкгн (вертыкальны)

S1: мікраперамыкач 6 × 6/13 мм