AVT5598 – 12V ソーラー充電器

太陽光発電モジュールは安価になっているため、ますます人気が高まっています。 これらは、カントリーハウスや電子気象観測所などでバッテリーを充電するためにうまく使用できます。 説明されているデバイスは、非常に広範囲にわたって変化する入力電圧で動作するように適合された充電コントローラです。 現場やキャンプ場、キャンプ場などで活躍します。

1. ソーラーチャージャーの概略図

このシステムは、鉛蓄電池 (ゲル電池など) をバッファモードで充電するために使用されます。 設定電圧に達すると、充電電流が低下し始めます。 その結果、バッテリーは常にスタンバイ モードになります。 充電器の電源電圧は 4 ～ 25 V の範囲で変化します。

強い太陽光と弱い太陽光の両方を使用できるため、XNUMX 日あたりの充電時間が大幅に長くなります。 充電電流は入力電圧に大きく依存しますが、このソリューションにはソーラーモジュールからの過剰電圧を単に制限するよりも利点があります。

充電器の回路を図に示します。 1. DC 電源は、安価でよく知られた MC34063A システムをベースにした SEPIC トポロジで作られたコンバータです。 これは、キーの典型的な役割で機能します。 コンパレータ (ピン 5) に供給される電圧が低すぎる場合、内蔵トランジスタ スイッチが一定の充填率と周波数で動作し始めます。 この電圧が基準電圧 (通常 1,25 V) を超えると動作が停止します。

出力電圧を昇圧または降圧できる SEPIC コンバータは、キーイング信号の内容を変更できるコントローラを使用する可能性が高くなります。 この役割で MC34063A を使用することは一般的なソリューションではありませんが、プロトタイプ テストで示されているように、このアプリケーションには十分です。 もう 34063 つの基準は価格でした。MCXNUMXA の場合、価格は PWM コントローラの価格よりも大幅に低かったです。

並列接続された 1 つのコンデンサ C2 と C1 は、太陽光発電モジュールなどの電源の内部抵抗を低減するために使用されます。 並列接続により、抵抗やインダクタンスなどの寄生パラメータが減少します。 抵抗 R0,44 は、このプロセスの電流を約 3 A に制限するために使用されます。電流が増加すると、集積回路が過熱する可能性があります。 コンデンサ C80 は動作周波数を約 XNUMX kHz に設定します。

チョーク L1 と L2、およびその結果として生じるコンデンサ C4 ～ C6 の静電容量は、コンバータが非常に広い電圧範囲で動作できるように選択されます。 コンデンサを並列に接続すると、結果として生じる ESR と ESL が減少するはずです。

LED1 ダイオードは、コントローラーの機能をチェックするために使用されます。 そうであれば、交流電圧成分がコイル L2 に蓄積され、このダイオードの発光によって観察できます。 S1ボタンを押すことで点灯するので、無駄に常時点灯することはありません。 抵抗 R3 はその電流を約 2 mA に制限し、D1 は過剰なターンオフ電圧によって引き起こされる破壊から LED ダイオードを保護します。 抵抗 R4 は、低消費電流および低電圧でのコンバータの安定性を向上させるために追加されています。 コイル L2 が負荷に供給するエネルギーの一部を吸収します。 これは効率に影響しますが、影響は小さく、そこを流れる電流の実効値はわずか数ミリアンペアです。

コンデンサ C8 と C9 は、ダイオード D2 を介して供給される電流のリップルを平滑化します。 抵抗分圧器 R5 ～ R7 は出力電圧を約 13,5 V に設定します。これは、バッファ動作中の 12 V ゲル電池の端子の正しい電圧です。 この電圧は温度によってわずかに変化するはずですが、システムを単純にするためにこの事実は省略されています。 この抵抗分割器は接続されたバッテリーに常に負荷をかけるため、可能な限り高い抵抗値を持つ必要があります。

コンデンサ C7 は、コンパレータで観測される電圧リップルを低減し、フィードバック ループの応答速度を低下させます。 これがないと、バッテリーが切断されたときに、出力電圧が電解コンデンサにとって安全な値を超える、つまり漏れる可能性があります。 このコンデンサを追加すると、システムが時々スイッチングを停止します。

充電器は 89x27 mm の片面プリント基板に取り付けられており、その組み立て図を図に示します。 2デッサン。 すべての要素が貫通実装用のハウジングに収納されているため、はんだごての取り扱いにあまり慣れていない人でも非常に役立ちます。 ICソケットを使用するとスイッチトランジスタへの接続抵抗が増加するため、使用しないことをお勧めします。

2. ソーラーチャージャーの設置図

正しく組み立てられたデバイスはすぐに使用できるようになり、試運転作業は必要ありません。 制御の一環として、入力に定電圧を印加し、出力に接続された電圧計の測定値を観察しながら、4 ～ 20 V の指定範囲に電圧を調整できます。 約 18 ～ 13,5 V の範囲で鋸歯状に変化するはずです。最初の値はコンデンサの充電に関連しており重要ではありませんが、13,5 V でコンバータは再び動作し始めるはずです。

入力電流は約 0,44 A に制限されているため、充電電流は現在の入力電圧に依存します。バッテリの充電電流は、50 V で約 4 mA (0,6 V) から約 20 A まで変化すると測定されています。この値を増やすと、この値が減少します。抵抗 R1。これは小容量バッテリー (2 Ah) の場合に推奨される場合があります。

この充電器は、公称電圧 12 V の太陽光発電モジュールで動作するように設計されています。その端子には、低消費電流で最大 20 ～ 22 V の電圧を含めることができるため、電圧に合わせてコンバータの入力にコンデンサが取り付けられます。 25 V で使用されます。損失が非常に大きいため、バッテリーは実質的に充電されません。

充電器を最大限に活用するには、10 W 以上のモジュールを接続してください。 電力が少なくなるとバッテリーも充電されますが、充電速度は遅くなります。

コンポーネントのリスト：

抵抗器：

R1: 0,68オーム/1ワット

R2: 180オーム/0,25ワット

R3: 6,8キロオーム/0,25W

R4: 2,2キロオーム/0,25W

R5: 68キロオーム/0,25W

R6: 30キロオーム/0,25W

R7: 10キロオーム/0,25W

コンデンサ:

C1、C2、C8、C9：220μF/25V

C3：330pF（セラミック）

C4…C6: 2,2 μF/50 V (MKT R = 5 mm)

C7：1μF/50V（単光）

半導体:

D1：1H4148

D2：1H5819

LED1: 5mm LED、例: 緑色

US1:MC34063A(DIP8)

другие：

J1、J2：ARK2/5mmコネクタ

L1、L2: 220uH インダクタ (垂直)

S1: マイクロスイッチ 6×6/13mm