Het artikel bespreekt een eenvoudige LDO met lage uitval, of zero drop-zonneladercircuit zonder microcontroller, die op veel verschillende manieren kan worden aangepast, afhankelijk van de voorkeur van de gebruiker. Het circuit is niet afhankelijk van een microcontroller en kan zelfs door een leek worden gebouwd.
Wat is een Zero Drop-oplader
Een zero-drop zonnelader is een apparaat dat ervoor zorgt dat de spanning van het zonnepaneel de batterij bereikt zonder een spanningsval te ondergaan, hetzij als gevolg van weerstand of halfgeleiderinterferentie. Het circuit gebruikt hier een MOSFET als schakelaar om een minimale spanningsval van het aangesloten zonnepaneel te garanderen.
Bovendien heeft het circuit een duidelijk voordeel ten opzichte van andere vormen van zero drop-laderontwerpen, het shunt het paneel niet onnodig en zorgt ervoor dat het paneel in zijn hoogste efficiëntiezone kan werken.
Laten we begrijpen hoe deze functies kunnen worden bereikt door dit nieuwe circuitidee dat door mij is ontworpen.
Eenvoudigste LDO-circuit
Hier is een eenvoudig voorbeeld van een LDO-zonnelader dat door elke geïnteresseerde hobbyist in enkele minuten kan worden gebouwd.
Deze circuits kunnen effectief worden gebruikt in plaats van duur Schottky diodes, voor het verkrijgen van een gelijkwaardige overdracht van zonne-energie naar de belasting.
Een P-kanaal MOSFET wordt gebruikt als een zero drop LDO-schakelaar. De zenerdiode beschermt de MOSFET tegen hoge zonnepaneelspanningen boven de 20 V. De 1N4148 beschermt de MOSFET tegen een omgekeerde zonnepaneelaansluiting. Zo wordt deze MOSFET LDO volledig beschermd tegen omgekeerde polariteitsomstandigheden en kan de batterij ook worden opgeladen zonder enige spanning in het midden.
Voor een N-kanaalversie kunt u de volgende variant proberen.
Opamps gebruiken
Als u geïnteresseerd bent om een zero drop-oplader met automatische uitschakelfunctie te bouwen, kunt u dit toepassen met een op-amp die is bedraad als een comparator, zoals hieronder wordt weergegeven. In dit ontwerp is de niet-inverterende pin van het IC gepositioneerd als de spanningssensor via een spanningsdeler gemaakt door R3 en R4.
Verwijzend naar het voorgestelde schakelschema van de laadstroomregelaar met nulval, zien we een vrij eenvoudige configuratie die bestaat uit een opamp en een mosfet als de belangrijkste actieve ingrediënten.
De inverterende pin is zoals gewoonlijk opgetuigd als de referentie-ingang met behulp van R2 en de zenerdiode.
Ervan uitgaande dat de batterij die moet worden opgeladen een 12 V-batterij is, wordt de overgang tussen R3 en R4 zodanig berekend dat deze 14,4 V produceert bij een bepaald optimaal ingangsspanningsniveau dat de nullastspanning van het aangesloten paneel kan zijn.
Bij het aanleggen van de zonnespanning op de getoonde ingangsterminals, start de mosfet met behulp van R1 en laat de volledige spanning over zijn afvoerkabel die uiteindelijk de R3 / R4-overgang bereikt.
Het spanningsniveau wordt hier onmiddellijk gedetecteerd en als het hoger is dan de ingestelde 14,4 V, schakelt het de opamp-uitgang in op een hoog potentieel.
Deze actie schakelt de mosfet onmiddellijk UIT en zorgt ervoor dat er geen verdere spanning de afvoer bereikt.
Tijdens het proces neigt de spanning nu echter tot onder de 14,4 V-markering over de R3 / R4-overgang, wat er opnieuw toe leidt dat de opamp-uitgang laag wordt en op zijn beurt de mosfet AAN schakelt.
De bovenstaande schakeling herhaalt zich snel, wat resulteert in een constante 14,4V aan de uitgang die naar de accupolen wordt gevoerd.
Het gebruik van de mosfet zorgt voor een nagenoeg nul drop output van het zonnepaneel.
D1 / C1 worden geïntroduceerd om een constante toevoer naar de IC-voedingspennen te behouden en in stand te houden.
In tegenstelling tot regelaars van het shunttype, wordt hier de overtollige spanning van het zonnepaneel geregeld door het paneel UIT te schakelen, waardoor het zonnepaneel niet wordt belast en het onder de meest efficiënte omstandigheden kan werken, net als een MPPT-situatie.
Het LDO-zonneladercircuit zonder microcontroller kan eenvoudig worden geüpgraded door een automatische uitschakeling en een overstroomlimietfunctie toe te voegen.
Schakelschema
OPMERKING: VERBIND DE PIN # 7 VAN DE IC RECHTSTREEKS MET DE (+) AANSLUITING VAN HET ZONNEPANEEL, ANDERS ZAL HET CIRCUIT NIET WERKEN. GEBRUIK LM321 ALS DE SPANNING VAN HET ZONNEPANEEL HOGER IS DAN 18 V.
Onderdelen lijst
- R1, R2 = 10K
- R3, R4 = gebruik een online potentiaalverdelercalculator om de vereiste junctiespanning vast te stellen
- D2 = 1N4148
- C1 = 10uF / 50V
- C2 = 0,22 uF
- Z1 = zou veel lager moeten zijn dan het geselecteerde laadniveau van de batterij
- IC1 = 741
- Mosfet = volgens de batterij AH en de zonnespanning.
Met behulp van N-Channel MOSFET
De voorgestelde lage uitval kan ook effectief worden geïmplementeerd met behulp van een N-kanaals MOSFET. zoals hieronder aangegeven:
OPMERKING: VERBIND DE PIN # 4 VAN DE IC RECHTSTREEKS MET DE (-) TERMINAL VAN HET ZONNEPANEEL, ANDERS ZAL HET CIRCUIT STOPPEN MET WERKEN. GEBRUIK LM321 IN PLAATS VAN 741 ALS DE PANEELUITGANG HOGER IS DAN 18 V.
Een huidige besturingsfunctie toevoegen
Het tweede diagram hierboven laat zien hoe het bovenstaande ontwerp kan worden opgewaardeerd met een stroomregeling door simpelweg een BC547 transistortrap toe te voegen aan de inverterende ingang van de opamp.
R5 kan elke lage weerstand zijn, zoals een 100 ohm.
R6 bepaalt de maximaal toegestane laadstroom naar de accu die kan worden ingesteld met behulp van de formule:
R (Ohm) = 0,6 / I, waarbij I de optimale laadsnelheid (ampère) van de aangesloten accu is.
Voltooid Solar zero drop acculadercircuit:
Volgens de suggestie van 'jrp4d' hadden de hierboven beschreven ontwerpen enkele serieuze aanpassingen nodig om correct te werken. Ik heb de voltooide, gecorrigeerde werkontwerpen hiervoor gepresenteerd via de onderstaande diagrammen:
Volgens 'jrp4d':
Hallo - Ik heb geknoeid met Mosfets (spanningscircuits) en ik denk niet dat beide circuits zullen werken, behalve wanneer de netspanning slechts een paar volt hoger is dan de beoogde batterijspanning. Voor alles waar de lijn in veel meer is dan de batterij, zal de mosfet alleen geleiden omdat het stuurcircuit het niet kan besturen.
In beide circuits is hetzelfde probleem, met P-kanaal kan de op-amp de poort niet hoog genoeg aandrijven om hem uit te schakelen (zoals waargenomen door een paal) - hij geeft gewoon de lijnspanning rechtstreeks door naar de batterij. In de N-kanaalversie kan de op-amp de poort niet laag genoeg drijven omdat deze op een hogere spanning werkt dan de lijn aan de zijkant.
Beide circuits hebben een aandrijfapparaat nodig dat werkt op de volledige lijnspanning, bestuurd door de op-amp
De bovenstaande suggestie ziet er geldig en correct uit. De eenvoudigste manier om het bovenstaande probleem op te lossen, is door Pin # 7 van de opamp IC rechtstreeks te verbinden met de (+) van het zonnepaneel. Dit zou het probleem onmiddellijk oplossen!
Als alternatief kunnen de bovenstaande ontwerpen worden gewijzigd op de hieronder weergegeven manier voor hetzelfde:
NPN BJT of N-kanaal mosfet gebruiken:
De diode D1 kan worden verwijderd zodra de werking van de LDO is bevestigd
In de bovenstaande afbeelding zou de NPN-vermogenstransistor een TIP142 of een IRF540 mosfet kunnen zijn ..... en verwijder D1 omdat het gewoon niet nodig is
Met behulp van PNP-transistor of P-mosfet
De diode D1 kan worden verwijderd zodra de werking is bevestigd
In de bovenstaande afbeelding kan de vermogenstransistor een TIP147 of een IRF9540 mosfet zijn, de transistor die bij R1 hoort, kan een BC557-transistor zijn ... en verwijder D1, want dat is gewoon niet nodig.
Hoe het LDO-zonneladercircuit te installeren
Het is erg makkelijk.
- Sluit geen voeding aan de mosfet-zijde aan.
- Vervang de batterij door een variabele voedingsingang en pas deze aan het laadniveau van de batterij die moet worden opgeladen.
- Pas nu voorzichtig de pin2-preset aan totdat de LED net uitgaat ... beweeg de preset heen en weer en controleer de LED-respons, hij moet ook overeenkomstig AAN / UIT knipperen, pas tenslotte de preset aan tot een punt waarop de led gewoon volledig wordt uitgeschakeld .... verzegel de preset.
- Uw zero-drop zonnelader is klaar en ingesteld.
U kunt het bovenstaande bevestigen door een veel hogere ingangsspanning aan de mosfet-zijde toe te passen, u zult zien dat de uitgang aan de batterijzijde het perfect geregelde spanningsniveau produceert dat eerder door u was ingesteld.
Vorige: LED 'Halogeen' -lampcircuit voor motorfietskoplamp Volgende: Solar Boost Charger Circuit met LED Driver Dimmer
