يمكن استخدام دائرة شاحن البطاريات الشمسية PWM البسيطة والمحسّنة بجهد 5 فولت مع أي لوحة شمسية لشحن الهواتف المحمولة أو بطاريات الهاتف الخلوي بأرقام متعددة بسرعة ، فالدائرة قادرة بشكل أساسي على شحن أي بطارية سواء Li-ion أو حمض الرصاص والتي قد تكون في نطاق 5V.
استخدام TL494 لمحول باك
يعتمد التصميم على طوبولوجيا محول SMPS buck باستخدام IC TL 494 (لقد أصبحت معجبًا كبيرًا بهذا IC). شكرا ل 'شركة Texas Instruments' لتوفير هذا IC الرائع لنا.
قد ترغب في معرفة المزيد عن هذه الشريحة من هذا المنشور الذي يشرح ورقة البيانات الكاملة لـ IC TL494
مخطط الرسم البياني
نحن نعلم أنه يمكن بناء دائرة شاحن للطاقة الشمسية بجهد 5 فولت بسهولة باستخدام الدوائر المتكاملة الخطية مثل LM 317 أو LM 338 ، ويمكنك العثور على مزيد من المعلومات حول هذا من خلال قراءة المقالات التالية:
دائرة شاحن للطاقة الشمسية بسيطة
دائرة الشاحن الخاضعة للرقابة الحالية البسيطة
لكن العيب الأكبر مع هؤلاء شواحن البطاريات الخطية هو انبعاث الحرارة من خلال أجسامهم أو من خلال تبديد الحالة ، مما يؤدي إلى هدر الطاقة الثمينة. نظرًا لهذه المشكلة ، يتعذر على هذه الدوائر المتكاملة إنتاج جهد منخفض للحمل وتتطلب دائمًا مدخلات أعلى 3 فولت على الأقل من المخرجات المحددة.
دائرة شاحن 5V الموضحة هنا خالية تمامًا من كل هذه المتاعب ، دعنا نتعلم كيف يتم تحقيق عمل فعال من الدائرة المقترحة.
بالإشارة إلى دائرة شاحن البطارية الشمسية 5V PWM أعلاه ، يشكل IC TL494 قلب التطبيق بأكمله.
IC هو معالج IC متخصص PWM ، والذي يستخدم هنا للتحكم في مرحلة محول باك ، وهو المسؤول عن تحويل جهد الدخل العالي إلى خرج المستوى المنخفض المفضل.
يمكن أن يكون الإدخال إلى الدائرة في أي مكان بين 10 و 40 فولت ، والذي يصبح النطاق المثالي للألواح الشمسية.
تشمل الميزات الرئيسية لجهاز IC:
توليد إخراج PWM دقيق
من أجل إنشاء PWMs دقيقة ، يشتمل IC على مرجع 5V دقيق تم إنشاؤه باستخدام مفهوم فجوة الحزمة مما يجعله محصنًا حراريًا. يصبح هذا المرجع 5V الذي يتم تحقيقه في الدبوس رقم 14 من IC هو الجهد الأساسي لجميع المشغلات الحاسمة المشاركة داخل IC والمسؤولة عن معالجة PWM.
يتكون IC من زوج من المخرجات التي يمكن تهيئتها إما للتأرجح بالتناوب في تكوين عمود الطوطم ، أو كليهما في وقت واحد مثل خرج متذبذب منفرد. يصبح الخيار الأول مناسبًا لنوع الدفع والسحب للتطبيقات مثل المحولات وما إلى ذلك.
ومع ذلك ، بالنسبة للتطبيق الحالي ، يصبح خرج التذبذب المنفرد أكثر ملاءمة ويتم تحقيق ذلك عن طريق تأريض دبوس # 13 من IC ، وبدلاً من ذلك ، يمكن توصيل دبوس خرج الدفع رقم 13 بالدبوس رقم 14 ، بدلاً من ذلك ، لقد ناقشنا هذا في مقالتنا السابقة بالفعل.
تتميز مخرجات IC بإعدادات مفيدة للغاية ومثيرة للاهتمام داخليًا. يتم إنهاء النواتج عبر اثنين من الترانزستورات داخل IC. يتم ترتيب هذه الترانزستورات مع باعث / جامع مفتوح عبر الدبوس 9/10 والدبابيس 8/11 على التوالي.
بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب مخرجات إيجابية ، يمكن استخدام البواعث كمخرجات متوفرة من سنون 9/10. بالنسبة لمثل هذه التطبيقات ، عادةً ما يتم تكوين NPN BJT أو Nmosfet خارجيًا لقبول التردد الموجب عبر pin9 / 10 من IC.
في التصميم الحالي نظرًا لاستخدام PNP مع مخرجات IC ، يصبح جهد الغرق السالب هو الاختيار الصحيح ، وبالتالي بدلاً من pin9 / 10 ، قمنا بربط pin8 / 11 بمرحلة الإخراج التي تتكون من المرحلة الهجينة PNP / NPN. توفر هذه المخرجات تيارًا غاطسًا كافيًا لتشغيل مرحلة الإخراج ولقيادة تكوين محول باك الحالي العالي.
تحكم PWM
يتم تحقيق تنفيذ PWM ، الذي يصبح جانبًا حاسمًا للدائرة من خلال تغذية إشارة ردود فعل عينة إلى مضخم الخطأ الداخلي لـ IC من خلال دبوس الإدخال غير المقلوب رقم 1.
يمكن رؤية مدخلات PWM هذه متصلة بالمخرج من محول باك عبر المقسم المحتمل R8 / R9 ، وتدخل حلقة التغذية الراجعة البيانات المطلوبة إلى IC بحيث يكون IC قادرًا على إنشاء PWMs المتحكم بها عبر المخرجات من أجل الحفاظ على جهد الخرج باستمرار عند 5 فولت.
يمكن إصلاح جهد الخرج الآخر ببساطة عن طريق تغيير قيم R8 / R9 حسب احتياجات التطبيق الخاصة بها.
السيطرة الحالية
يحتوي IC على مضخمين للخطأ تم ضبطهما داخليًا للتحكم في PWM استجابة لإشارات التغذية المرتدة الخارجية. يتم استخدام أحد مضخمات الخطأ للتحكم في مخرجات 5 فولت كما هو موضح أعلاه ، ويتم استخدام أمبير الخطأ الثاني للتحكم في تيار الإخراج.
يشكل R13 مقاوم الاستشعار الحالي ، ويتم تغذية الإمكانات المطورة عبره إلى أحد المدخلات رقم 16 لمضخم الخطأ الثاني الذي تتم مقارنته بالمرجع الموجود في الدبوس رقم 15 المحدد على المدخلات الأخرى لل opamp.
في التصميم المقترح ، تم ضبطه على 10amp خلال R1 / R2 ، مما يعني أنه في حالة ميل تيار الإخراج إلى الزيادة فوق 10 أمبير ، يمكن توقع أن يكون pin16 أعلى من pin المرجعي 15 لبدء انكماش PWM المطلوب حتى يتم تقييد التيار مرة أخرى المستويات المحددة.
باك محول الطاقة
مرحلة الطاقة الموضحة في التصميم هي مرحلة قياسية لمحول باور باك ، باستخدام ترانزستورات زوج دارلينجتون الهجينة NTE153 / NTE331.
تستجيب مرحلة دارلينجتون الهجينة للتردد الذي يتم التحكم فيه بواسطة PWM من pin8 / 11 من IC وتقوم بتشغيل مرحلة محول باك التي تتكون من محث تيار عالي وصمام تبديل عالي السرعة NTE6013.
تنتج المرحلة المذكورة أعلاه خرجًا دقيقًا 5 فولت يضمن الحد الأدنى من التبديد وإخراج منخفض من الصفر.
يمكن لف الملف أو المحرِّض فوق أي نواة من الفريت باستخدام ثلاثة خيوط متوازية من سلك نحاسي فائق المينا يبلغ قطر كل منها 1 مم ، ويمكن أن تكون قيمة المحاثة في أي مكان بالقرب من 140 درجة مئوية للتصميم المقترح.
وبالتالي يمكن اعتبار دائرة شاحن البطاريات الشمسية 5V هذه بمثابة دائرة شاحن للطاقة الشمسية مثالية وفعالة للغاية لجميع أنواع تطبيقات شحن البطاريات الشمسية.
السابق: PWM العاكس باستخدام دائرة IC TL494 التالي: توليد غاز HHO بكفاءة في المنزل
