Mạch điều khiển sạc năng lượng mặt trời 6V : Này kết hợp nhiều tính năng vào một thiết kế duy nhất: dòng điện 3A, LDO (Bộ điều chỉnh độ trễ thấp là bộ điều chỉnh điện áp tuyến tính DC có thể điều chỉnh điện áp đầu ra ngay cả khi điện áp cung cấp rất gần với điện áp đầu ra), phạm vi điều chỉnh điện áp (có thể chứa pin axit chì 6 & 12V) , bảo vệ phân cực ngược, chi phí thấp ($ 5,90) ). Hiệu suất cao là do ứng dụng của amp op LM358 thông thường và bộ ổn áp sông song có thể điều chỉnh TL431.
Thông số kỹ thuật
- Điều khiển sạc năng lượng mặt trời tối đa (6V): 22W (điện áp không tải tấm năng lượng mặt trời = 9 đến 10V)
- Điện áp đầu vào tối đa: 36V
- Dải điện áp đầu ra: 4,5 đến 15V (có thể điều chỉnh liên tục)
- Công suất tiêu thụ tối đa: 17W (bao gồm công suất tản nhiệt của D3)
- Sụt áp : 0,7V @ 3A
- Dòng điện tối đa: 3A (giới hạn dòng điện được cung cấp bởi các đặc tính của tấm pin mặt trời)
- Điều chỉnh điện áp: 5mV (thay đổi điện áp không tải thành đầy tải)
- Pin xả: 100µA (hầu hết các đơn vị thương mại xả ở mức thường là 5mA)
- Bảo vệ ngược cực pin: Điều khiển tắt nếu pin vô tình được kết nối ngược
Sơ đồ mạch điều khiển sạc năng lượng mặt trời 6V
Linh kiện mạch điều khiển sạc năng lượng mặt trời 6V
Hoạt động ở dòng điện / công suất thấp
Mặc dù được thiết kế cho mức tối đa 3A, nhưng nó sẽ hoạt động tốt ở dòng điện thấp. Nếu áp dụng dưới 200mA, bộ tản nhiệt có thể bị loại bỏ. Nếu áp dụng dưới 1A, D3 có thể giảm kích thước.
Điện áp sạc danh nghĩa so với thực tế
Khi điện áp được nêu (ví dụ: 6V/12V), đây là đây là điện áp danh định của pin). Điện áp thực tế của pin nằm trong khoảng từ 10,5V (đã xả hoàn toàn) đến (14V khi sạc đầy).
Điện áp sạc nổi so với điện áp sạc đầy trong pin axit-chì
Điện áp sạc nổi là điện áp sạc có thể được kết nối lâu dài — đây là khoảng 7V đối với pin 6V và 14V đối với pin 12V — khuyến nghị thực tế của nhà sản xuất có thể thay đổi đôi chút, vì vậy có thể hữu ích khi kiểm tra các thông số kỹ thuật thực tế. Để sạc nhanh hơn, điện áp có thể được đặt cao hơn một chút (ví dụ: 7,4V đối với pin 6V hoặc 14,5V đối với pin 12V) —điều này sạc pin nhanh hơn, nhưng yêu cầu bộ điều khiển đủ thông minh để giảm điện áp xuống mức sạc nổi sau khi sạc xong. Hầu hết các điều khiển sạc (như điều khiển này) chỉ đơn giản là sạc ở điện áp sạc nổi — tất cả các hệ thống điện ô tô đều thực hiện điều này.
Thông thường, các tấm pin mặt trời được thiết kế cho các ứng dụng điện áp pin cụ thể. Đối với các ứng dụng 12V, điện áp hở mạch của tấm pin năng lượng mặt trời thường là 18 đến 20V. Tương tự, đối với các ứng dụng 6V, điện áp là 9 đến 10V. Vì các tấm pin 9 đến 10V tương đối phổ biến, nên không có gì lạ khi sử dụng các tấm pin 18 đến 20V để sạc pin 6V. Tuy nhiên, trong trường hợp này, công suất tiêu tán của transisor bộ điều chỉnh nối tiếp được nhân với hệ số xấp xỉ 5. Để ngăn chặn sự nóng lên của Q1, định mức dòng điện trong các trường hợp này phải được giảm từ 3A đến 1A.
Một giải pháp khác là bổ sung một điện trở 3Ω, 25W mắc nối tiếp với tấm pin năng lượng mặt trời — điều này làm giảm điện áp đầu vào điều khiển, do đó duy trì định mức dòng điện 3A.
Công suất tiêu tán chỉ đơn giản là điện áp giảm nhân với dòng điện. Khi có dòng điện, nhưng điện áp nhỏ, công suất tiêu tán thấp — khi có điện áp, nhưng dòng điện nhỏ, công suất tiêu tán cũng thấp — khi hiện diện đồng thời cả dòng điện và điện áp, thì có công suất đáng kể. Đó là bản chất của một bộ điều chỉnh tuyến tính. Công suất đạt cực đại khi pin bắt đầu “tắt” ở điện áp đã đặt.
Hoạt động mạch
R1 phân cực D1, diode tham chiếu điện áp. Tham chiếu 2,5V từ D1 được so sánh với phản hồi điện áp từ bộ chia điện trở. Bộ khuếch đại op amp làm tất cả trong khả năng của nó để giữ cho hai điện áp này giống hệt nhau. Tỷ lệ R3 / R2 điều khiển độ lợi tỷ lệ và C1 là tụ bù chặn phản hồi DC, nhưng đáp ứng với những thay đổi trong tín hiệu đầu ra, do đó duy trì sự ổn định (ngăn ngừa dao động). Zener D2 ngăn quá áp ở cổng Q1 — R4 giới hạn dòng đầu ra op amp khi D2 đang dẫn. C1 là tụ phân dòng. D3 ngăn chặn điện áp pin xuất hiện trên tấm năng lượng mặt trời và ngăn chặn sự xả pin không cần thiết khi pin mặt trời không tạo ra năng lượng.
Khi điện áp phản hồi từ R6 giảm xuống dưới 2,5V, đầu ra của U1A chuyển động theo chiều âm do đó làm Q1 bật. Dòng tăng ra khỏi Q1 làm cho điện áp pin tăng lên và tăng điện áp tại R6 cho đến khi nó bằng điện áp tham chiếu.
Khi điện áp pin bị đảo ngược, đầu vào không đảo của U1 nối với đường âm — khi điều này xảy ra, đầu ra của amp op chuyển sang mức cao, do đó tắt Q1 và bảo vệ mạch khỏi điều này có thể xảy ra tình trạng hư hỏng.