Слънчев контролер

Слънчев контролер

Представена е схема на ефикасно зарядно устройство 12V (соларен контролер), с защита от батерия от поднормено напрежение.

Функции на устройството

Устройството използва конвенционални компоненти (не SMD), които лесно се намират в магазините. Нищо не се изисква да бъде зашит, единственото нещо, от което се нуждаете е волтметър и регулируемо захранване за регулиране на веригата.

Най-новата версия на устройството

Това е третата версия на устройството, така че коригира повечето от грешките и недостатъците, които бяха налице в предишните версии на зарядното устройство.

Регулиране на напрежението

Устройството използва паралелен регулатор на напрежението, за да гарантира, че напрежението на батерията не надвишава нормата, обикновено 13,8 волта.

Подпорно-защитна защита

Контролерът изключва акумулатора, ако напрежението падне под определена точка (настройва се), обикновено 10,5 волта

В повечето слънчеви зарядни устройства, за да се предпази токовото изтичане на батерията от слънчевия панел, се използва Schottky диод. Когато батерията е напълно заредена, се използва регулатор на напрежението.

Един от проблемите на този подход са загубите на диода и вследствие на това и нагряването му. Например, слънчев панел от 100 вата, 12V, захранва 8А към батерия, на Schottky диод падането на напрежението е 0.4V, т.е. разсейването на мощността е около 3,2 вата. Това е първата загуба, а на второ място за диода имате нужда от радиатор за отстраняване на топлината. Проблемът е, че не е възможно да се намали спада на напрежението, няколко диоди, свързани паралелно, ще намалят тока, но спадът на напрежението ще остане същият. В диаграмата по-долу, MOSFETs се използват вместо конвенционални диоди, откъдето идва мощта се губи само за активно съпротивление (резистивни загуби).

За сравнение, в панел от 100 W, използващ MOSFET IRFZ48 (KP741A), загубите на мощност са само 0.5 Watt (от Q2). И това означава по-малко топлина и повече енергия за батериите. Друг важен момент е, че MOSFETs имат положителен температурен коефициент и могат да се включат паралелно, за да се намали съпротивлението, когато е включено.

В горната схема се използва двойка нестандартни разтвори.

Не съществува диод между слънчевия панел и товара, вместо това има Q2 MOSFET. Диодът в MOSFET осигурява ток от панела към товара. Ако на Q2 се появи значително напрежение, транзисторът Q3 се отваря, кондензаторът C4 се зарежда, което кара OP-усилвателя U2c и U3b да отвори MOSFET Q2. Сега спадът на напрежението се изчислява съгласно закона на Ом, т.е. I * R, и е много по-малък, отколкото ако имаше диод. Кондензаторът С4 периодично се изпуска през резистор R7, а Q2 е затворен. Ако тече поток от панела, EMF на самоиндуктивността на дросела L1 незабавно предизвиква отварянето на Q3. Това се случва много често (много пъти в секунда). В случай, че токът отива към соларния панел, Q2 се затваря и Q3 не се отваря, защото диодът D2 ограничава емулацията на самоиндуктивността на дросела L1. Диодът D2 може да бъде изчислен за ток от 1А, но по време на изпитването се установи, че такъв ток се появява рядко.

Тримерът VR1 определя максималното напрежение. Когато напрежението надвиши 13.8V, операционният усилвател U2d отваря M1 MOSFET и изхода от панела "шорти" към земята. В допълнение, U3b отключващото устройство изключва Q2 и така нататък. панелът е изключен от товара. Това е необходимо, тъй като Q1 в допълнение към слънчевия панел "къси" товара и батерията.

Управление на N-канални мозайки

За да се контролират каналите Q2 и Q4, е необходимо по-високо напрежение от това, което се използва в схемата. За да направите това, op-amp U2 с лента на диоди и кондензатори създава повишено напрежение VH. Това напрежение се използва за захранване на U3, при изхода на която ще има повишено напрежение. Частта от U2b и D10 осигурява стабилност на изходното напрежение на ниво от 24 волта. С това напрежение, портата източник на транзистора ще има напрежение от най-малко 10V, така че освобождаването на топлина ще бъде малък.

Обикновено N-каналните шушулки имат много по-малко съпротивление от P-канала, така че те са били използвани в тази схема.

Подпорно-защитна защита

Мосфет Q4, operatsionnika U3a с външна чембероване на резистори и кондензатори, предназначени за защита от пренапрежение. Тук Q4 се използва извън кутията. Диодът MOSFET осигурява постоянен ток на батерията. Когато напрежението е по-висока от минималната, а след това на MOSFET е отворен, което позволява на един малък пад на напрежение, когато батерията е заредена, но по-важно е, че тя позволява преминаването на ток от акумулатора на товара, ако слънчевата батерия не може да осигури достатъчно мощност. Предпазителят предпазва от късо съединение от страната на товара.

По-долу са чертежите на подреждането на елементи и печатни платки.

Настройте устройството си

При нормална употреба на устройството, джойнт J1 не трябва да се поставя! Светодиодът D11 се използва за настройка. За да конфигурирате устройството, свържете регулираното захранване към клемите "товар".

Инсталация за защита от подналягане

Поставете скобата J1.

В захранващия блок задайте изходното напрежение до 10.5V.

Завъртете тунинг резистора VR2 обратно на часовниковата стрелка, докато светне светодиодът D11.

Завъртете VR2 леко по часовниковата стрелка, докато светлинният индикатор свети.

Извадете скобата J1.

Настройване на максималното напрежение

В захранващия блок задайте изходното напрежение до 13.8V.

Завъртете тример VR1 по часовниковата стрелка, докато светодиодът D9 изгасне.

Ако мощността на цялата система е малка, тогава MOSFETs могат да бъдат заменени с по-евтини IRFZ34. И ако системата е по-мощна, тогава MOSFETs могат да бъдат заменени с по-мощен IRFZ48.