دائرة شاحن الطاقة الشمسية Zero Drop LDO

دائرة شاحن الطاقة الشمسية Zero Drop LDO

تناقش المقالة LDO البسيط المنخفض التسرب ، أو دائرة شاحن الطاقة الشمسية بدون قطرة بدون متحكم والتي يمكن تعديلها بعدة طرق مختلفة حسب تفضيل المستخدم. لا تعتمد الدائرة على متحكم ويمكن بناؤها حتى بواسطة شخص عادي.



ما هو شاحن السقوط الصفري

الشاحن الشمسي الصفري هو جهاز يضمن وصول الجهد من اللوحة الشمسية إلى البطارية دون التعرض لأي انخفاض في الجهد ، إما بسبب المقاومة أو تداخل أشباه الموصلات. تستخدم الدائرة هنا MOSFET كمفتاح لضمان أدنى انخفاض في الجهد من اللوحة الشمسية المرفقة.

علاوة على ذلك ، تتمتع الدائرة بميزة مميزة مقارنة بالأشكال الأخرى لتصميمات الشاحن ذي السقوط الصفري ، فهي لا تقوم بتحويل اللوحة دون داعٍ مع التأكد من السماح للوحة بالعمل بأعلى منطقة كفاءة لها.





دعونا نفهم كيف يمكن تحقيق هذه الميزات من خلال فكرة الدائرة الجديدة التي صممتها.

أبسط حلبة LDO

إليك أبسط مثال لشاحن LDO الشمسي الذي يمكن تصنيعه في دقائق بواسطة أي هواة مهتم.



يمكن استخدام هذه الدوائر بفعالية بدلاً من التكلفة شوتكي الثنائيات ، للحصول على نقل مكافئ من الطاقة الشمسية إلى الحمل.

يتم استخدام قناة P MOSFET كمفتاح LDO صفري الإسقاط. يحمي الصمام الثنائي زينر MOSFET من الفولتية العالية للوحة الشمسية فوق 20 فولت. يحمي 1N4148 MOSFET من توصيل الألواح الشمسية العكسية. وبالتالي ، يصبح MOSFET LDO محميًا تمامًا من ظروف القطبية العكسية ويسمح أيضًا لشحن البطارية دون إسقاط أي جهد في المنتصف.

للحصول على إصدار N-channel ، يمكنك تجربة المتغير التالي.

LDO باستخدام N قناة MOSFET

باستخدام Op Amps

إذا كنت مهتمًا ببناء شاحن بدون إسقاط مع ميزة القطع التلقائي ، فيمكنك تطبيق ذلك باستخدام جهاز أمبير سلكي كمقارن كما هو موضح أدناه. في هذا التصميم ، يتم وضع دبوس IC غير المقلوب على أنه مستشعر الجهد عبر مرحلة مقسم الجهد المصنوع من R3 و R4.

بالإشارة إلى مخطط دائرة شاحن منظم الجهد الصفري المقترح ، نرى تكوينًا مباشرًا إلى حد ما يتكون من opamp و mosfet كمكونات نشطة رئيسية.

يتم تجهيز الدبوس المقلوب كالمعتاد كمدخل مرجعي باستخدام R2 والصمام الثنائي زينر.

بافتراض أن البطارية المراد شحنها هي بطارية 12 فولت ، يتم حساب الوصلة بين R3 و R4 بحيث تنتج 14.4 فولت عند مستوى جهد إدخال أمثل معين والذي قد يكون جهد الدائرة المفتوحة للوحة المتصلة.

عند تطبيق الجهد الشمسي على أطراف الإدخال الموضحة ، يبدأ mosfet بمساعدة R1 ويسمح للجهد بالكامل عبر سلك الصرف الخاص به والذي يصل أخيرًا إلى مفترق R3 / R4.

يتم استشعار مستوى الجهد هنا على الفور ، وإذا كان أعلى من المجموعة 14.4 فولت ، فقم بتشغيل خرج opamp إلى إمكانات عالية.

يقوم هذا الإجراء على الفور بإيقاف تشغيل mosfet للتأكد من عدم السماح لمزيد من الجهد بالوصول إلى استنزافه.

ومع ذلك ، في هذه العملية ، يميل الجهد الآن إلى الانخفاض إلى ما دون علامة 14.4 فولت عبر تقاطع R3 / R4 الذي يدفع مرة أخرى إلى انخفاض خرج opamp ، وبدوره قم بتشغيل mosfet.

يستمر التبديل أعلاه في التكرار بسرعة مما ينتج عنه 14.4 فولت ثابت عند تغذية الخرج إلى أطراف البطارية.

يضمن استخدام mosfet انخفاض إخراج الألواح الشمسية تقريبًا من الصفر.

تم إدخال D1 / C1 للحفاظ على الإمداد المستمر واستدامته لمسامير إمداد IC.

على عكس المنظمين من نوع التحويلة ، هنا يتم التحكم في الجهد الزائد من الألواح الشمسية عن طريق إيقاف تشغيل اللوحة ، مما يضمن عدم تحميل اللوحة الشمسية ويسمح لها بالعمل في أكثر الظروف كفاءة ، تمامًا مثل حالة MPPT.

يمكن ترقية دائرة الشاحن الشمسي LDO بدون متحكم بسهولة عن طريق إضافة قطع تلقائي وميزات تجاوز الحد الحالي.

مخطط الرسم البياني

ملاحظة: يرجى توصيل رقم التعريف الشخصي رقم 7 الخاص بـ IC مباشرة بالطرف (+) الخاص باللوحة الشمسية وإلا فلن تعمل الدائرة. استخدم LM321 إذا كان الجهد الكهربائي للوحة الشمسية أعلى من 18 فولت.

قائمة الاجزاء

  • م 1 ، م 2 = 10 ك
  • R3 ، R4 = استخدم حاسبة مقسم محتمل عبر الإنترنت لإصلاح جهد الوصلة المطلوب
  • D2 = 1N4148
  • C1 = 10 فائق التوهج / 50 فولت
  • C2 = 0.22 فائق التوهج
  • Z1 = يجب أن تكون أقل بكثير من البطارية المحددة على مستوى الشحن
  • IC1 = 741
  • Mosfet = حسب البطارية آه والجهد الشمسي.

باستخدام N-Channel MOSFET

يمكن أيضًا تنفيذ التسرب المنخفض المقترح بشكل فعال باستخدام N-channel MOSFET. كما هو مبين أدناه:

دائرة بسيطة لشاحن الطاقة الشمسية بدون قطرة تحكم دقيقة والتحكم فيها الحالي

ملاحظة: يرجى توصيل رقم التعريف الشخصي رقم 4 الخاص بـ IC مباشرة بالطرف (-) الخاص باللوحة الشمسية ، وإلا فإن الدائرة ستتوقف عن العمل. استخدم LM321 بدلاً من 741 إذا كان إخراج اللوحة أعلى من 18 فولت.

إضافة ميزة التحكم الحالية

يوضح الرسم البياني الثاني أعلاه كيف يمكن ترقية التصميم أعلاه بميزة التحكم الحالية ببساطة عن طريق إضافة مرحلة الترانزستور BC547 عبر المدخلات المقلوبة من opamp.

يمكن أن يكون R5 أي مقاوم منخفض القيمة مثل 100 أوم.

يحدد R6 الحد الأقصى المسموح به لتيار الشحن للبطارية والذي يمكن ضبطه باستخدام الصيغة:

R (أوم) = 0.6 / I ، حيث أنا معدل الشحن الأمثل (أمبير) للبطارية المتصلة.

دائرة شاحن البطارية الشمسية بدون قطرة قطرة نهائية:

وفقًا لاقتراح 'jrp4d' ، احتاجت التصميمات الموضحة أعلاه إلى بعض التعديلات الجادة للتشغيل بشكل صحيح. لقد قدمت تصاميم العمل النهائية والمصححة لنفسه من خلال الرسوم البيانية الموضحة أدناه:

وفقًا لـ 'jrp4d':

مرحبًا - لقد كنت العبث مع Mosfets (دوائر التحكم في الجهد) ولا أعتقد أن أيًا من الدائرتين سيعمل إلا إذا كان الخط في الجهد أكبر ببضعة فولت فقط من جهد البطارية المستهدف. بالنسبة لأي شيء يكون فيه الخط أكبر بكثير من البطارية ، ستعمل mosfet فقط لأن دائرة التحكم لا يمكنها التحكم فيه.

في كلتا الدائرتين ، هناك نفس المشكلة ، مع P-channel ، لا يمكن لـ op-amp أن تدفع البوابة عالية بما يكفي لإيقاف تشغيلها (كما لوحظ في وظيفة واحدة) - إنها تمر فقط بجهد الخط مباشرة من خلال البطارية. في إصدار القناة N ، لا يمكن لـ op-amp أن تدفع البوابة منخفضة بدرجة كافية لأنها تعمل بجهد أعلى من الخط الموجود في الجانب.

تحتاج كلتا الدائرتين إلى جهاز قيادة يعمل عند الخط الكامل للجهد ، ويتم التحكم فيه بواسطة جهاز op-amp

يبدو الاقتراح أعلاه صحيحًا وصحيحًا. إن أبسط طريقة لتصحيح المشكلة المذكورة أعلاه هي توصيل Pin # 7 من opamp IC مع (+) من اللوحة الشمسية مباشرة. هذا من شأنه أن يحل المشكلة على الفور!

بدلاً من ذلك ، يمكن تعديل التصميمات المذكورة أعلاه بالطريقة الموضحة أدناه لنفسها:

باستخدام NPN BJT أو N-channel mosfet:

دائرة شاحن الطاقة الشمسية صفر قطرة بدون متحكم

يمكن إزالة الصمام الثنائي D1 بمجرد تأكيد عمل LDO

في الشكل أعلاه ، يمكن أن يكون ترانزستور الطاقة NPN هو TIP142 ، أو IRF540 mosfet ..... ويرجى إزالة D1 لأنه ببساطة غير مطلوب

استخدام الترانزستور PNP أو P-mosfet

يمكن إزالة الصمام الثنائي D1 بمجرد تأكيد العمل

في الشكل أعلاه ، يمكن أن يكون ترانزستور الطاقة TIP147 أو IRF9540 mosfet ، الترانزستور المرتبط بـ R1 يمكن أن يكون ترانزستور BC557 ...... ويرجى إزالة D1 لأنه ببساطة غير مطلوب.

كيفية إعداد دائرة الشاحن الشمسي LDO

انه سهل جدا.

  1. لا تقم بتوصيل أي مصدر في جانب Mosfet.
  2. استبدل البطارية بمدخل طاقة متغير واضبطه على مستوى شحن البطارية المفترض شحنها.
  3. الآن قم بضبط الإعداد المسبق لـ pin2 بعناية حتى يتم إيقاف تشغيل LED فقط ... قم بنقر الإعداد المسبق جيئة وذهاباً وتحقق من استجابة LED التي يجب أن تومض أيضًا ON / OFF في المقابل ، أخيرًا اضبط الإعداد المسبق إلى نقطة يتم فيها إيقاف LeD تمامًا .... ختم الإعداد المسبق.
  4. الشاحن الشمسي صفر قطرة جاهز ، وجاهز.

يمكنك تأكيد ما سبق من خلال تطبيق جهد إدخال أعلى بكثير في جانب mosfet ، ستجد مخرج جانب البطارية ينتج مستوى الجهد المنظم تمامًا الذي حددته مسبقًا.




السابق: الصمام 'هالوجين' دائرة مصباح للمصابيح الأمامية دراجة نارية في المادة التالية: دائرة شاحن الطاقة الشمسية مع محرك LED باهتة