Obvod nabíjačky solárnych batérií PWM

Tento jednoduchý, vylepšený obvod nabíjačky solárnych batérií PWM s nulovým poklesom 5 V je možné použiť v spojení s akýmkoľvek solárnym panelom na rýchle nabíjanie mobilných telefónov alebo batérií mobilných telefónov v niekoľkých číslach, v podstate je obvod schopný nabíjať ľubovoľnú batériu, či už lítium-iónovú alebo olovenú. ktoré môžu byť v rozmedzí 5V.

Používanie TL494 pre prevodník Buck

Dizajn je založený na topológii prevodníka SMPS buck pomocou IC TL 494 (stal som sa veľkým fanúšikom tohto IC). Vďaka „Texas Instruments“ za to, že nám poskytli toto úžasné IC.

Možno sa budete chcieť dozvedieť viac informácií o tomto čipe z tohto príspevku, ktorý vysvetľuje kompletný údajový list IC TL494

Schéma zapojenia

Vieme, že obvod solárnej nabíjačky 5 V možno ľahko zostaviť pomocou lineárnych integrovaných obvodov, ako sú LM 317 alebo LM 338, ďalšie informácie nájdete v nasledujúcich článkoch:

Jednoduchý obvod solárnej nabíjačky

Jednoduchý prúdovo riadený obvod nabíjačky

Avšak najväčšou nevýhodou týchto lineárne nabíjačky batérií je emisia tepla cez ich telo alebo prostredníctvom rozptýlenia prípadu, ktorá vedie k plytvaniu drahocennou silou. Kvôli tomuto problému tieto IC nie sú schopné vyprodukovať výstup napätia s nulovým poklesom napätia pre záťaž a vždy vyžadujú minimálne o 3 V vyššie vstupy ako uvedené výstupy.

Tu vysvetlený obvod nabíjačky 5V je úplne bez všetkých týchto problémov, poďme sa naučiť, ako sa z navrhovaného obvodu dosahuje efektívna práca.

S odkazom na vyššie uvedený obvod nabíjačky solárnych batérií 5V PWM tvorí IC TL494 srdce celej aplikácie.

IC je špecializovaný PWM procesorový IC, ktorý sa tu používa na riadenie stupňa prevodníka buck, ktorý je zodpovedný za prevod vysokého vstupného napätia na preferovaný výstup nižšej úrovne.

Vstup do obvodu môže byť kdekoľvek medzi 10 a 40 V, čo sa stáva ideálnym rozsahom pre solárne panely.

Medzi kľúčové vlastnosti IC patria:

Generuje sa presný výstup PWM

Za účelom generovania presných PWM obsahuje IC presnú referenciu 5V vytvorenú pomocou konceptu bandgap, ktorý ju robí tepelne imunnou. Táto 5V referencia, ktorá sa dosiahne na pin č. 14 IC, sa stáva základným napätím pre všetky rozhodujúce spúšťače zapojené do IC a zodpovedné za spracovanie PWM.

IC sa skladá z dvojice výstupov, ktoré je možné nakonfigurovať tak, aby striedavo oscilovali v konfigurácii totemu, alebo obidva súčasne ako oscilujúci výstup s jedným koncom. Prvá možnosť je vhodná pre aplikácie typu push-pull, napríklad v invertoroch atď.

Avšak pre súčasnú aplikáciu sa oscilujúci výstup s jedným koncom stáva priaznivejším a je to dosiahnuté uzemnením kolíka č. 13 IC, alternatívne na dosiahnutie výstupného kolíka č. 13 typu push pull by bolo možné pripojiť kolík č. 14, o čom sme diskutovali v náš predchádzajúci článok už.

Výstupy IC sú vnútorne veľmi užitočné a zaujímavé. Výstupy sú zakončené dvoma tranzistormi vo vnútri IC. Tieto tranzistory sú usporiadané s otvoreným vysielačom / zberačom cez kolík 9/10 a kolíky 8/11.

Pre aplikácie, ktoré vyžadujú pozitívny výstup, je možné ako výstupy použiť žiariče, ktoré sú k dispozícii na pinoch 9/10. Pre takéto aplikácie by bol zvyčajne nakonfigurovaný NPN BJT alebo Nmosfet externe na príjem kladnej frekvencie cez pin9 / 10 integrovaného obvodu.

V súčasnom prevedení, pretože s výstupmi IC sa používa PNP, sa záporné klesajúce napätie stáva správnou voľbou, a preto sme namiesto kolíka 9/10 pripojili kolík 8/11 s výstupným stupňom pozostávajúcim z hybridného stupňa PNP / NPN. Tieto výstupy poskytujú dostatočný klesajúci prúd na napájanie koncového stupňa a na napájanie konfigurácie vysokoprúdového buck prevodníka.

Ovládanie PWM

Implementácia PWM, ktorá sa stáva rozhodujúcim aspektom obvodu, sa dosahuje privádzaním signálu spätnej väzby vzorky do zosilňovača vnútornej chyby IC cez jeho neinvertujúci vstupný pin # 1.

Tento vstup PWM je možné vidieť napojený na výstup z prevodníka buck cez delič potenciálov R8 / R9 a táto spätnoväzbová slučka vstupuje požadované údaje do integrovaného obvodu tak, aby integrovaný obvod dokázal generovať riadené PWM na výstupoch s cieľom udržujte výstupné napätie stále na 5V.

Ostatné výstupné napätie je možné fixovať jednoduchou zmenou hodnôt R8 / R9 podľa ich vlastných potrieb.

Riadenie prúdu

Integrovaný obvod má dva interne nastavené chybové zosilňovače na riadenie PWM v reakcii na externé spätnoväzbové signály. Jeden z chybových zosilňovačov sa používa na riadenie výstupov 5 V, ako je uvedené vyššie, druhý chybový zosilňovač sa používa na riadenie výstupného prúdu.

R13 tvorí odpor snímajúci prúd, potenciál, ktorý sa v ňom rozvinie, sa privádza na jeden zo vstupov pin # 16 druhého zosilňovača chyby, ktorý sa porovnáva s referenciou na pin # 15 nastavenou na druhom vstupe operačného zosilňovača.

V navrhovanom dizajne je nastavený na 10amp cez R1 / R2, čo znamená, že v prípade, že výstupný prúd má tendenciu stúpať nad 10amps, dá sa očakávať, že pin16 pôjde vyššie ako referenčný pin15, čím iniciuje požadovanú PWM kontrakciu, kým nie je prúd obmedzený späť na stanovených úrovniach.

Buck Power Converter

Výkonový stupeň zobrazený v dizajne je štandardný prevodník výkonu, ktorý využíva hybridné párové tranzistory Darlington NTE153 / NTE331.

Tento hybridný Darlingtonov stupeň reaguje na PWM riadenú frekvenciu z kolíka 8/11 integrovaného obvodu a ovláda fázový prevodník pozostávajúci z vysokoprúdového tlmivky a vysokorýchlostnej spínacej diódy NTE6013.

Vyššie uvedený stupeň produkuje presný výstup 5V zabezpečujúci minimálny rozptyl a prefektný výstup nulového poklesu.

Cievka alebo induktor môžu byť navinuté na ktoromkoľvek feritovom jadre pomocou troch paralelných vlákien super smaltovaného medeného drôtu, z ktorých každý má priemer 1 mm, hodnota indukčnosti môže byť pre navrhovanú konštrukciu kdekoľvek blízko 140 uH.

Tento obvod nabíjačky solárnych batérií 5 V možno teda považovať za ideálny a mimoriadne efektívny okruh solárnych nabíjačiek pre všetky typy aplikácií nabíjania solárnych batérií.