Схема зарядного устройства солнечной батареи с ШИМ

Эта простая, усовершенствованная схема зарядного устройства для солнечных батарей с ШИМ нулевым падением напряжения 5 В может использоваться в сочетании с любой солнечной панелью для быстрой зарядки мобильных телефонов или аккумуляторов сотовых телефонов в нескольких количествах, в основном схема способна заряжать любые батареи, будь то литий-ионные или свинцово-кислотные. который может находиться в диапазоне 5 В.

Использование TL494 для понижающего преобразователя

Конструкция основана на топологии понижающего преобразователя SMPS с использованием IC TL 494 (я стал большим поклонником этой IC). Благодаря 'Инструменты Техаса' за то, что предоставили нам эту замечательную ИС.

Вы можете узнать больше об этом чипе из этого сообщения, в котором объясняется полное техническое описание IC TL494

Принципиальная электрическая схема

Мы знаем, что схему солнечного зарядного устройства 5 В можно легко построить с использованием линейных ИС, таких как LM 317 или LM 338, вы можете найти дополнительную информацию об этом, прочитав следующие статьи:

Простая схема солнечного зарядного устройства

Простая схема зарядного устройства с регулируемым током

Однако самый большой недостаток этих линейные зарядные устройства это излучение тепла через их тело или рассеивание через корпус, что приводит к потере драгоценной энергии. Из-за этой проблемы эти ИС не могут обеспечить выходное напряжение с нулевым падением напряжения для нагрузки и всегда требуют входных сигналов как минимум на 3 В выше, чем указанные выходы.

Схема зарядного устройства 5V, описанная здесь, полностью лишена всех этих проблем, давайте узнаем, как достигается эффективная работа с помощью предлагаемой схемы.

Что касается вышеупомянутой схемы зарядного устройства солнечной батареи с ШИМ 5 В, микросхема TL494 составляет основу всего приложения.

ИС - это специализированная ИС процессора ШИМ, которая используется здесь для управления каскадом понижающего преобразователя, отвечающим за преобразование высокого входного напряжения в предпочтительный выход более низкого уровня.

Входное напряжение в цепи может находиться в диапазоне от 10 до 40 В, что становится идеальным диапазоном для солнечных панелей.

Ключевые особенности IC включают в себя:

Генерация точного вывода ШИМ

Для того, чтобы генерировать точные ШИЕ, микросхема включает в себя точную ссылку 5V, сделанную с помощью запрещенной зоны концепции, что делает его термически иммунным. Эта ссылка 5V, который достигается при контактном # 14 IC становится базовым напряжением для всех важных триггеров, участвующих в IC и ответственных за обработку ШИМ.

ИС состоит из пары выходов, которые могут быть сконфигурированы для попеременного колебания в конфигурации с тотемным полюсом или обоих одновременно, как односторонний колебательный выход. Первый вариант подходит для двухтактных приложений, таких как инверторы и т. Д.

Однако для настоящего приложения несимметричный колебательный выход становится более предпочтительным, и это достигается заземлением контакта № 13 ИС, в качестве альтернативы для получения двухтактного выхода контакт № 13 может быть соединен с контактом № 14, мы обсуждали это в наша предыдущая статья уже.

Выходы микросхемы имеют очень полезную и интересную внутреннюю настройку. Выходы подключаются к двум транзисторам внутри ИС. Эти транзисторы имеют открытый эмиттер / коллектор на выводах 9/10 и 8/11 соответственно.

Для приложений, требующих положительного выхода, эмиттеры могут использоваться в качестве выходов, которые доступны с контактов 9/10. Для таких приложений обычно NPN BJT или Nmosfet конфигурируются извне для приема положительной частоты на выводе 9/10 ИС.

В данной конструкции, поскольку PNP используется с выходами IC, отрицательное напряжение стока становится правильным выбором, и поэтому вместо контактов 9/10 мы связали контакты 8/11 с выходным каскадом, состоящим из гибридного каскада PNP / NPN. Эти выходы обеспечивают достаточный ток стока для питания выходного каскада и для управления конфигурацией понижающего преобразователя с высоким током.

Управление ШИМ

Реализация ШИМ, которая становится важнейшим аспектом схемы, достигается путем подачи выборки сигнала обратной связи на усилитель внутренней ошибки ИС через ее неинвертирующий входной вывод №1.

Этот вход ШИМ можно увидеть подключенным к выходу понижающего преобразователя через делитель потенциала R8 / R9, и этот контур обратной связи вводит необходимые данные в ИС, так что ИС может генерировать управляемые ШИМ на выходах, чтобы постоянно поддерживайте выходное напряжение на уровне 5 В.

Другое выходное напряжение можно зафиксировать, просто изменив значения R8 / R9 в соответствии с потребностями собственного приложения.

Текущий контроль

ИС имеет два усилителя ошибок, установленных внутри для управления ШИМ в ответ на внешние сигналы обратной связи. Один из усилителей ошибки используется для управления выходами 5 В, как описано выше, второй усилитель ошибки используется для управления выходным током.

R13 образует резистор, чувствительный к току, потенциал, развиваемый на нем, подается на один из входных контактов №16 второго усилителя ошибки, который сравнивается с опорным сигналом на контакте №15, установленным на другом входе операционного усилителя.

В предлагаемой конструкции он установлен на 10 ампер через R1 / R2, что означает, что в случае, если выходной ток имеет тенденцию увеличиваться выше 10 ампер, можно ожидать, что вывод 16 будет выше, чем опорный вывод 15, инициируя требуемое сжатие ШИМ, пока ток не будет ограничен обратно до указанные уровни.

Понижающий преобразователь мощности

Силовой каскад, показанный на рисунке, представляет собой стандартный каскад понижающего преобразователя мощности, использующий гибридную пару Дарлингтона на транзисторах NTE153 / NTE331.

Этот гибридный каскад Дарлингтона реагирует на частоту, управляемую ШИМ с вывода 8/11 ИС, и управляет каскадом понижающего преобразователя, состоящим из сильноточной катушки индуктивности и высокоскоростного переключающего диода NTE6013.

Вышеупомянутый каскад производит точный выходной сигнал 5 В, обеспечивающий минимальное рассеивание и идеальный выход с нулевым падением напряжения.

Катушка или индуктор могут быть намотаны на любой ферритовый сердечник с использованием трех параллельных нитей суперэмалированного медного провода, каждая диаметром 1 мм, значение индуктивности может быть где-то около 140 мкГн для предлагаемой конструкции.

Таким образом, эту схему зарядного устройства для солнечных батарей на 5 В можно рассматривать как идеальную и чрезвычайно эффективную схему солнечного зарядного устройства для всех типов зарядных устройств солнечных батарей.