AVT5598 – 12V aurinkolaturi

Aurinkosähkömoduulit ovat tulossa halvempia ja siksi yhä suositumpia. Niitä voidaan käyttää menestyksekkäästi akkujen lataamiseen esimerkiksi maalaistalossa tai elektronisessa sääasemassa. Kuvattu laite on latausohjain, joka on sovitettu toimimaan erittäin laajalla alueella vaihtelevalla tulojännitteellä. Siitä voi olla hyötyä työmaalla, leirintäalueella tai leirintäalueella.

1. Aurinkolaturin kaavio

Järjestelmää käytetään lyijyakun (esim. geelin) lataamiseen puskuritilassa, ts. asetetun jännitteen saavuttamisen jälkeen latausvirta alkaa laskea. Tämän seurauksena akku on aina valmiustilassa. Laturin syöttöjännite voi vaihdella välillä 4...25 V.

Mahdollisuus käyttää sekä voimakasta että heikkoa auringonvaloa pidentää merkittävästi latausaikaa päivässä. Latausvirta riippuu suuresti tulojännitteestä, mutta tällä ratkaisulla on etuja verrattuna pelkkään aurinkomoduulin ylijännitteen rajoittamiseen.

Latauspiiri on esitetty kuvassa. 1. Tasavirtalähde on SEPIC-topologiamuunnin, joka perustuu halvaan ja tunnettuun MC34063A-järjestelmään. Se toimii tyypillisessä avaimen roolissa. Jos komparaattoriin syötetty jännite (nasta 5) on liian alhainen, sisäänrakennettu transistorikytkin alkaa toimia tasaisella täytöllä ja taajuudella. Toiminta pysähtyy, jos tämä jännite ylittää vertailujännitteen (yleensä 1,25 V).

SEPIC-topologiamuuntimet, jotka pystyvät sekä nostamaan että laskemaan lähtöjännitettä, käyttävät paljon useammin ohjaimia, jotka voivat muuttaa avainsignaalin pehmustetta. MC34063A:n käyttö tässä roolissa on harvinainen ratkaisu, mutta - kuten prototyyppitestaukset osoittavat - riittävä tähän sovellukseen. Toinen kriteeri oli hinta, joka on MC34063A:n tapauksessa huomattavasti alhaisempi kuin PWM-ohjaimien.

Kahta rinnakkain kytkettyä kondensaattoria C1 ja C2 käytetään vähentämään teholähteen, kuten aurinkosähkömoduulin, sisäistä vastusta. Rinnakkaiskytkentä vähentää tuloksena olevia loisparametreja, kuten resistanssia ja induktanssia. Vastusta R1 käytetään rajoittamaan tämän prosessin virta noin 0,44 A. Suurempi virta voi aiheuttaa integroidun piirin ylikuumenemisen. Kondensaattori C3 asettaa toimintataajuuden noin 80 kHz:iin.

Induktorit L1 ja L2 ja niistä johtuva kondensaattorien C4-C6 kapasitanssi valitaan siten, että muuntaja voi toimia hyvin laajalla jännitealueella. Kondensaattorien rinnakkaiskytkennällä oli tarkoitus vähentää tuloksena olevaa ESR:ää ja ESL:ää.

Diodi LED1:tä käytetään ohjaimen toimivuuden testaamiseen. Jos näin on, jännitteen muuttuva komponentti kerrostuu kelalle L2, mikä voidaan havaita tämän diodin hehkulla. Se kytkeytyy päälle painamalla S1-painiketta, jotta se ei hehku järjettömästi koko ajan. Vastus R3 rajoittaa virtansa noin 2 mA:iin ja D1 suojaa LED-diodia liiallisen sammutusjännitteen aiheuttamalta rikkoutumiselta. Vastus R4 on lisätty parantamaan muuntimen vakautta alhaisella virrankulutuksella ja alhaisella jännitteellä. Se imee osan energiasta, jonka L2-kela antaa kuormalle. Se vaikuttaa tehokkuuteen, mutta on pieni - sen läpi kulkevan virran tehollinen arvo on vain muutama milliampeeri.

Kondensaattorit C8 ja C9 tasoittavat diodin D2 kautta syötettyä aaltoiluvirtaa. Resistiivinen jakaja R5-R7 asettaa lähtöjännitteeksi noin 13,5 V, mikä on oikea jännite 12 V geeliakun navoissa puskuritoiminnan aikana. Tämän jännitteen pitäisi vaihdella hieman lämpötilan mukaan, mutta tämä tosiasia on jätetty pois järjestelmän yksinkertaistamiseksi. Tämä vastusjakaja kuormittaa kytkettyä akkua koko ajan, joten sen vastuksen tulisi olla suurin.

Kondensaattori C7 vähentää vertailulaitteen näkemää jännitteen aaltoilua ja hidastaa takaisinkytkentäsilmukan vastetta. Ilman sitä, akun ollessa irrotettuna, lähtöjännite voi ylittää elektrolyyttikondensaattorien turvallisen arvon eli pakon. Tämän kondensaattorin lisääminen saa järjestelmän lakkaamaan ajoittain kytkemästä avainta.

Laturi on asennettu yksipuoliselle piirilevylle, jonka mitat ovat 89 × 27 mm, jonka asennuskaavio on esitetty kuvassa. 2-piirustus. Kaikki elementit ovat läpirei'issä olevissa koteloissa, mikä on suuri apu ihmisille, joilla ei ole paljoa kokemusta juotosraudasta. Suosittelen, että et käytä IC-pistoketta, koska se lisää kytkintransistorin liitäntöjen vastusta.

2. Aurinkolaturin asennuskaavio

Oikein koottu laite on heti käyttövalmis eikä vaadi käyttöönottoa. Osana ohjausta voit syöttää sen tuloon vakiojännitteen ja säätää sitä tietyllä alueella 4 ... 20 V tarkkailemalla lähtöön kytketyn volttimittarin lukemia. Sen pitäisi muuttaa sahaa noin 18 ... 13,5 V:n alueella. Ensimmäinen arvo liittyy kondensaattoreiden lataukseen eikä ole kriittinen, mutta 13,5 V:lla muuntimen pitäisi toimia uudelleen.

Latausvirta riippuu tulojännitteen virta-arvosta, koska tulovirta on rajoitettu noin 0,44 A:iin. Mittaukset ovat osoittaneet, että akun latausvirta vaihtelee noin 50 mA:sta (4 V) noin 0,6 AA:iin jännitteellä 20 A V. Voit pienentää tätä arvoa lisäämällä vastusta R1, mikä on joskus suositeltavaa pienikapasiteettisille akuille (2 Ah).

Laturi on sovitettu toimimaan aurinkosähkömoduulin kanssa, jonka nimellisjännite on 12 V. Sen lähdöissä voi olla jopa 20 ... 22 V jännitteitä alhaisella virrankulutuksella, joten 25 V:n jännitteeseen sovitetut kondensaattorit asennetaan Häviöt ovat niin suuria, että akku tuskin latautuu.

Hyödynnä laturia täysimääräisesti liittämällä moduulin, jonka teho on vähintään 10 W. Pienemmällä teholla akku latautuu myös, mutta hitaammin.

Luettelo komponenteista:

Vastukset:

R1: 0,68 Ohm / 1 W.

R2: 180 Ohm / 0,25 W.

R3: 6,8 kΩ / 0,25 W

R4: 2,2 kΩ / 0,25 W

R5: 68 kΩ / 0,25 W

R6: 30 kΩ / 0,25 W

R7: 10 kΩ / 0,25 W

Kondensaattorit:

C1, C2, C8, C9: 220 μF/25 V

C3: 330 pF (keraaminen)

C4…C6: 2,2 μF/50 V (MKT R = 5 mm)

C7: 1 µF/50 V (monoliitti)

Puolijohteet:

D1: 1H4148

D2: 1H5819

LED1: 5mm LED, esim. vihreä

US1:MC34063A(DIP8)

muu:

J1, J2: ARK2/5mm liitin

L1, L2: Rikastin 220uH (pysty)

S1: mikrokytkin 6×6/13mm