Dit eenvoudige, verbeterde, 5V zero drop PWM-zonnebatterijopladercircuit kan worden gebruikt in combinatie met elk zonnepaneel voor het snel opladen van mobiele telefoons of mobiele-telefoonbatterijen in meerdere nummers, in feite kan het circuit elke batterij opladen, of het nu Li-ion of loodzuur is die binnen het bereik van 5V kunnen liggen.
TL494 gebruiken voor de Buck Converter
Het ontwerp is gebaseerd op een SMPS buck converter-topologie met behulp van de IC TL 494 (ik ben een grote fan van dit IC geworden). Dankzij 'Texas Instrumenten' voor het verstrekken van dit prachtige IC aan ons.
Misschien wil je meer weten over deze chip in dit bericht waarin wordt uitgelegd de volledige datasheet van IC TL494
Schakelschema
We weten dat een 5V-zonneladercircuit eenvoudig kan worden gebouwd met behulp van lineaire IC's zoals LM 317 of LM 338, je kunt hierover meer informatie vinden door de volgende artikelen te lezen:
Eenvoudig stroomgestuurd laadcircuit
Maar het grootste nadeel hiervan lineaire acculaders is de afgifte van warmte door hun lichaam of door dissipatie van de behuizing, wat resulteert in verspilling van kostbare energie. Vanwege dit probleem zijn deze IC's niet in staat om een nulverlies-spanningsuitgang voor de belasting te produceren en hebben ze altijd minimaal 3V hogere ingangen nodig dan de gespecificeerde uitgangen.
Het circuit van de 5V-oplader die hier wordt uitgelegd, is volledig vrij van al deze problemen, laten we eens kijken hoe een efficiënte werking wordt bereikt met het voorgestelde circuit.
Verwijzend naar het bovenstaande 5V PWM-zonnebatterijladerscircuit, vormt de IC TL494 het hart van de hele applicatie.
Het IC is een gespecialiseerde PWM-processor-IC, die hier wordt gebruikt voor het besturen van een buck-convertertrap, die verantwoordelijk is voor het omzetten van de hoge ingangsspanning naar een voorkeursuitvoer op een lager niveau.
De input naar het circuit kan ergens tussen de 10 en 40V liggen, wat het ideale bereik voor de zonnepanelen wordt.
De belangrijkste kenmerken van de IC zijn:
Nauwkeurige PWM-uitvoer genereren
Om nauwkeurige PWM's te genereren, bevat de IC een precieze 5V-referentie gemaakt door het bandgap-concept te gebruiken, waardoor het thermisch immuun is. Deze 5V-referentie die wordt bereikt op pin # 14 van de IC, wordt de basisspanning voor alle cruciale triggers die bij de IC betrokken zijn en verantwoordelijk zijn voor de PWM-verwerking.
Het IC bestaat uit een paar uitgangen die kunnen worden geconfigureerd om afwisselend in een totempaalconfiguratie te oscilleren, of beide tegelijk als een oscillerende uitgang met één uiteinde. De eerste optie wordt geschikt voor push-pull-toepassingen zoals in omvormers enz.
Voor de huidige toepassing wordt een oscillerende output met enkel uiteinde echter gunstiger en dit wordt bereikt door pin # 13 van het IC te aarden, of voor het verkrijgen van een push-pull output zou pin # 13 kunnen worden aangesloten op pin # 14, we hebben dit besproken in ons vorige artikel al.
De outputs van de IC hebben een zeer nuttige en interessante interne opzet. De uitgangen worden afgesloten via twee transistors in het IC. Deze transistors zijn opgesteld met een open emitter / collector over respectievelijk pin 9/10 en pin 8/11.
Voor toepassingen die een positieve uitgang vereisen, kunnen de emitters worden gebruikt als de uitgangen, die beschikbaar zijn vanaf pinnen9 / 10. Voor dergelijke toepassingen zou normaal een NPN BJT of een Nmosfet extern worden geconfigureerd om de positieve frequentie over de pin9 / 10 van de IC te accepteren.
Omdat in het huidige ontwerp een PNP wordt gebruikt met de IC-uitgangen, wordt een negatieve zinkende spanning de juiste keuze, en daarom hebben we in plaats van pin9 / 10 pin8 / 11 gekoppeld aan de eindtrap die bestaat uit de PNP / NPN-hybride trap. Deze uitgangen bieden voldoende zinkstroom voor het voeden van de eindtrap en voor het aansturen van de configuratie van de buckconverter met hoge stroom.
PWM-besturing
De PWM-implementatie, die het cruciale aspect voor het circuit wordt, wordt bereikt door een voorbeeldfeedbacksignaal naar de interne foutversterker van de IC te sturen via zijn niet-inverterende ingangspen # 1.
Deze PWM-ingang is aangesloten op de uitgang van de buck-converter via de potentiaalverdeler R8 / R9, en deze feedbacklus voert de vereiste gegevens naar de IC zodat de IC in staat is om gecontroleerde PWM's te genereren over de uitgangen om houd de uitgangsspanning constant op 5V.
Andere uitgangsspanning kan worden vastgesteld door simpelweg de waarden van R8 / R9 te wijzigen volgens de eigen toepassingsbehoeften.
Huidige controle
Het IC heeft twee intern ingestelde foutversterkers voor het besturen van de PWM in reactie op externe terugkoppelingssignalen. Een van de foutversterker wordt gebruikt voor het regelen van de 5V-uitgangen zoals hierboven besproken, de tweede foutversterker wordt gebruikt voor het regelen van de uitgangsstroom.
R13 vormt de huidige detectieweerstand, het potentieel dat erover wordt ontwikkeld, wordt naar een van de ingangen pin # 16 van de tweede foutversterker gevoerd, die wordt vergeleken met de referentie op pin # 15 op de andere ingang van de opamp.
In het voorgestelde ontwerp is het ingesteld op 10amp tot R1 / R2, wat betekent dat in het geval dat de uitgangsstroom de neiging heeft om boven 10 ampère uit te komen, de pin16 naar verwachting hoger zal gaan dan de referentiepin15, waardoor de vereiste PWM-contractie wordt geïnitieerd totdat de stroom wordt beperkt tot de gespecificeerde niveaus.
Buck Power Converter
De eindtrap die in het ontwerp wordt getoond, is een standaard power buck-omzettertrap, die gebruikmaakt van een hybride Darlington-paartransistors NTE153 / NTE331.
Deze hybride Darlington-trap reageert op de PWM-gestuurde frequentie van pin8 / 11 van de IC en bedient de buck-convertortrap die bestaat uit een hoogspanningsinductor en een snelle schakeldiode NTE6013.
De bovenstaande trap produceert een nauwkeurige 5v-output die zorgt voor een minimale dissipatie en een perfecte zero-drop output.
De spoel of de inductor kan over elke ferrietkern worden gewikkeld met behulp van drie parallelle strengen van supergeëmailleerd koperdraad met elk een diameter van 1 mm, de inductantiewaarde kan overal in de buurt van 140uH zijn voor het voorgestelde ontwerp.
Dit 5V-circuit voor het opladen van zonnebatterijen kan dus worden beschouwd als een ideaal en uiterst efficiënt circuit voor het opladen van zonnebatterijen voor alle soorten toepassingen voor het opladen van zonnebatterijen.
Een paar: PWM-omvormer met behulp van IC TL494-circuit Volgende: Thuis efficiënt HHO-gas genereren
