Circuito del caricatore solare LDO a caduta zero

L'articolo discute un semplice circuito di ricarica solare LDO a bassa caduta o zero drop senza microcontrollore che può essere modificato in molti modi diversi secondo le preferenze dell'utente. Il circuito non dipende dal microcontrollore e può essere costruito anche da un laico.

Cos'è un caricabatterie Zero Drop

Un caricatore solare a caduta zero è un dispositivo che garantisce che la tensione dal pannello solare raggiunga la batteria senza subire alcuna caduta di tensione, sia a causa della resistenza che dell'interferenza dei semiconduttori. Il circuito qui utilizza un MOSFET come interruttore per garantire la minima caduta di tensione dal pannello solare collegato.

Inoltre il circuito ha un netto vantaggio rispetto ad altre forme di design del caricatore a caduta zero, non devia inutilmente il pannello assicurandosi che il pannello possa funzionare nella sua zona di massima efficienza.

Capiamo come queste caratteristiche potrebbero essere raggiunte attraverso questa nuova idea di circuito progettata da me.

Circuito LDO più semplice

Ecco un semplice esempio di caricatore solare LDO che può essere costruito in pochi minuti, da qualsiasi hobbista interessato.

Questi circuiti possono essere utilizzati efficacemente al posto di costosi Schottky diodi, per ottenere un trasferimento equivalente a goccia zero di energia solare al carico.

Un MOSFET a canale P viene utilizzato come interruttore LDO a caduta zero. Il diodo zener protegge il MOSFET da tensioni elevate del pannello solare superiori a 20 V. L'1N4148 protegge il MOSFET da una connessione inversa del pannello solare. Pertanto, questo MOSFET LDO diventa completamente protetto dalle condizioni di polarità inversa e consente anche alla batteria di caricarsi senza far cadere alcuna tensione nel mezzo.

Per una versione a N canali puoi provare la seguente variante.

Utilizzo di amplificatori operazionali

Se sei interessato a costruire un caricatore a caduta zero con funzione di spegnimento automatico, puoi applicarlo utilizzando un amplificatore operazionale cablato come comparatore come mostrato di seguito. In questo progetto, il pin non invertente dell'IC è posizionato come sensore di tensione tramite uno stadio divisore di tensione realizzato da R3 e R4.

Facendo riferimento allo schema circuitale del caricatore del regolatore di tensione a caduta zero proposto, vediamo una configurazione piuttosto semplice composta da un opamp e un mosfet come ingredienti attivi principali.

Il pin invertente è come al solito truccato come ingresso di riferimento utilizzando R2 e il diodo zener.

Supponendo che la batteria da caricare sia una batteria da 12V, la giunzione tra R3 e R4 è calcolata in modo tale da produrre 14,4V a un certo livello di tensione di ingresso ottimale che può essere la tensione a circuito aperto del pannello collegato.

Applicando la tensione solare ai terminali di ingresso mostrati, il mosfet si avvia con l'aiuto di R1 e consente l'intera tensione attraverso il suo cavo di drenaggio che alla fine raggiunge la giunzione R3 / R4.

Il livello di tensione viene immediatamente rilevato qui e se nel caso è superiore al set 14,4 V, attiva l'uscita dell'amplificatore operazionale a un potenziale elevato.

Questa azione spegne istantaneamente il mosfet assicurandosi che non sia consentito ad altra tensione di raggiungere il suo scarico.

Tuttavia, nel processo la tensione ora tende a scendere al di sotto del segno di 14,4 V attraverso la giunzione R3 / R4 che ancora una volta spinge l'uscita dell'amplificatore operazionale ad abbassarsi ea sua volta accende il mosfet.

La suddetta commutazione continua a ripetersi rapidamente, il che si traduce in una tensione costante di 14,4 V sull'uscita alimentata ai terminali della batteria.

L'uso del mosfet garantisce una caduta di potenza quasi nulla dal pannello solare.

D1 / C1 vengono introdotti per mantenere e sostenere un'alimentazione costante ai pin di alimentazione del circuito integrato.

A differenza dei regolatori di tipo shunt, qui la tensione in eccesso dal pannello solare viene controllata spegnendo il pannello, il che garantisce il carico zero del pannello solare e gli consente di funzionare nelle sue condizioni più efficienti, proprio come una situazione MPPT.

Il circuito del caricatore solare LDO senza microcontrollore può essere facilmente aggiornato aggiungendo un arresto automatico e un limite di sovracorrente.

Schema elettrico

NOTA: SI PREGA DI COLLEGARE IL PIN # 7 DEL CI DIRETTAMENTE CON IL MORSETTO (+) DEL PANNELLO SOLARE ALTRIMENTI IL CIRCUITO NON FUNZIONERÀ. USARE LM321 SE LA TENSIONE DEL PANNELLO SOLARE È SUPERIORE A 18 V.

Elenco delle parti

• R1, R2 = 10K
• R3, R4 = utilizzare un calcolatore online del divisore di potenziale per fissare la tensione di giunzione richiesta
• D2 = 1N4148
• C1 = 10uF / 50V
• C2 = 0,22 uF
• Z1 = dovrebbe essere molto più basso del livello di carica della batteria selezionato
• IC1 = 741
• Mosfet = secondo la batteria AH e la tensione solare.

Utilizzo di MOSFET a canale N.

Il basso dropout proposto può essere implementato efficacemente anche utilizzando un MOSFET a canale N. come di seguito indicato:

NOTA: COLLEGARE IL PIN # 4 DEL CI DIRETTAMENTE CON IL MORSETTO (-) DEL PANNELLO SOLARE, ALTRIMENTI IL CIRCUITO CESSERÀ DI FUNZIONARE. USARE LM321 AL POSTO DI 741 SE L'USCITA DEL PANNELLO È SUPERIORE A 18 V.

Aggiunta di una funzione di controllo corrente

Il secondo diagramma sopra mostra come quanto sopra il design può essere aggiornato con una funzione di controllo della corrente semplicemente aggiungendo uno stadio a transistor BC547 attraverso l'ingresso invertente dell'amplificatore operazionale.

R5 può essere un qualsiasi resistore di basso valore come un 100 ohm.

R6 determina la corrente di carica massima consentita alla batteria che può essere impostata utilizzando la formula:

R (Ohm) = 0,6 / I, dove I è la velocità di carica ottimale (ampere) della batteria collegata.

Circuito caricabatteria a caduta zero solare finalizzato:

Secondo il suggerimento di 'jrp4d', i progetti sopra spiegati necessitavano di alcune serie modifiche per funzionare correttamente. Ho presentato i progetti di lavoro finalizzati e corretti per lo stesso attraverso gli schemi mostrati di seguito:

Secondo 'jrp4d':

Ciao, ho scherzato con i Mosfet (circuiti di controllo della tensione) e non penso che nessuno dei circuiti funzionerà tranne dove la linea in tensione è solo pochi volt più grande della tensione della batteria target. Per qualsiasi cosa in cui la linea di ingresso è molto più della batteria, il mosfet condurrà semplicemente perché il circuito di controllo non può controllarlo.

In entrambi i circuiti è lo stesso problema, con il canale P l'amplificatore operazionale non può guidare il gate abbastanza in alto da spegnerlo (come osservato da un post) - passa semplicemente la tensione di linea direttamente attraverso la batteria. Nella versione a canale N l'amplificatore operazionale non può pilotare il gate abbastanza in basso perché funziona a una tensione maggiore rispetto alla linea -ve laterale.

Entrambi i circuiti necessitano di un dispositivo di pilotaggio che operi a piena tensione, controllato dall'amplificatore operazionale

Il suggerimento di cui sopra sembra valido e corretto. Il modo più semplice per risolvere il problema di cui sopra è collegare direttamente il Pin # 7 dell'opamp IC con il (+) del pannello solare. Questo risolverebbe immediatamente il problema!

In alternativa, i modelli di cui sopra potrebbero essere modificati nel modo mostrato di seguito per lo stesso:

Utilizzando NPN BJT o mosfet a canale N:

Il diodo D1 può essere rimosso una volta confermato il funzionamento dell'LDO

Nella figura sopra il transistor di potenza NPN potrebbe essere un TIP142 o un mosfet IRF540 ..... e rimuovere D1 perché semplicemente non è necessario

Utilizzando transistor PNP o P-mosfet

Il diodo D1 può essere rimosso una volta confermato il funzionamento

Nella figura sopra, il transistor di potenza potrebbe essere un mosfet TIP147 o IRF9540, il transistor associato a R1 potrebbe essere un transistor BC557 ... e rimuovere D1 perché semplicemente non è necessario.

Come impostare il circuito del caricatore solare LDO

È molto facile.

1. Non collegare alcuna alimentazione sul lato mosfet.
2. Sostituire la batteria con un ingresso di alimentazione variabile e regolarla al livello di carica della batteria che dovrebbe essere caricata.
3. Ora regola attentamente il preset pin2 fino a quando il LED si spegne ... muovi il preset avanti e indietro e controlla la risposta del LED dovrebbe anche lampeggiare ON / OFF corrispondentemente, infine regola il preset in un punto in cui il LeD si spegne completamente .... sigilla il preset.
4. Il tuo caricabatterie solare zero drop è pronto e impostato.

Puoi confermare quanto sopra applicando una tensione di ingresso molto più alta sul lato mosfet, troverai l'uscita lato batteria che produce il livello di tensione perfettamente regolato che è stato precedentemente impostato da te.