AVT5598 – 12V zonnelader

Fotovoltaïsche modules worden steeds goedkoper en daardoor steeds populairder. Ze kunnen met succes worden gebruikt om batterijen op te laden, bijvoorbeeld in een landhuis of een elektronisch weerstation. Het beschreven apparaat is een laadregelaar die is aangepast om te werken met een ingangsspanning die over een zeer breed bereik varieert. Het kan handig zijn op de camping, op een camping of op een camping.

1. Schematisch diagram van de zonnelader:

Het systeem wordt gebruikt om een ​​loodzuuraccu (bijvoorbeeld gel) op te laden in buffermodus, d.w.z. na het bereiken van de ingestelde spanning begint de laadstroom te dalen. Hierdoor staat de batterij altijd in de standby-modus. De voedingsspanning van de lader kan binnen 4 ... 25 V variëren.

De mogelijkheid om zowel sterk als zwak zonlicht te gebruiken, verhoogt de oplaadtijd per dag aanzienlijk. De laadstroom is sterk afhankelijk van de ingangsspanning, maar deze oplossing heeft voordelen boven het simpelweg beperken van de overspanning van de zonnemodule.

Het laadcircuit wordt getoond in Fig. 1. De DC-stroombron is een SEPIC-topologieconverter op basis van het goedkope en bekende MC34063A-systeem. Het werkt in de typische rol van een sleutel. Als de aan de comparator geleverde spanning (pin 5) te laag is, begint de ingebouwde transistorschakelaar met een constante vulling en frequentie te werken. De werking stopt als deze spanning de referentiespanning overschrijdt (meestal 1,25 V).

SEPIC-topologieconverters, die de uitgangsspanning zowel kunnen verhogen als verlagen, gebruiken veel vaker controllers die de opvulling van het keying-signaal kunnen veranderen. Het gebruik van de MC34063A in deze rol is een zeldzame oplossing, maar - zoals blijkt uit prototypetests - voldoende voor deze toepassing. Een ander criterium was de prijs, die in het geval van de MC34063A beduidend lager is dan die van PWM-controllers.

Twee parallel geschakelde condensatoren C1 en C2 worden gebruikt om de interne weerstand van een voeding zoals een fotovoltaïsche module te verminderen. Parallelle verbinding vermindert de resulterende parasitaire parameters zoals weerstand en inductantie. Weerstand R1 wordt gebruikt om de stroom van dit proces te beperken tot ongeveer 0,44 A. Een hogere stroom kan ertoe leiden dat de geïntegreerde schakeling oververhit raakt. Condensator C3 stelt de werkfrequentie in op ongeveer 80 kHz.

Smoorspoelen L1 en L2 en de resulterende capaciteit van condensatoren C4-C6 zijn zo gekozen dat de omzetter in een zeer breed spanningsbereik kan werken. Parallelle aansluiting van condensatoren moest de resulterende ESR en ESL verminderen.

Diode LED1 wordt gebruikt om de functionaliteit van de controller te testen. Als dat zo is, dan wordt de variabele component van de spanning afgezet op de spoel L2, die kan worden waargenomen door de gloed van deze diode. Het gaat aan door op de S1-knop te drukken, zodat het niet de hele tijd zinloos gloeit. Weerstand R3 begrenst zijn stroom tot ongeveer 2 mA en D1 beschermt de LED-diode tegen doorslag veroorzaakt door een te hoge uitschakelspanning. Weerstand R4 is toegevoegd voor een betere omvormerstabiliteit bij een laag stroomverbruik en lage spanning. Het absorbeert een deel van de energie die de L2-spoel aan de belasting geeft. Het beïnvloedt de efficiëntie, maar is klein - de effectieve waarde van de stroom die er doorheen gaat is slechts enkele milliampère.

Condensatoren C8 en C9 egaliseren de rimpelstroom die wordt geleverd door diode D2. Resistive divider R5-R7 stelt de uitgangsspanning in op ongeveer 13,5V, wat de juiste spanning is op de 12V-gelaccupolen tijdens bufferwerking. Deze spanning moet enigszins variëren met de temperatuur, maar dit feit is weggelaten om het systeem eenvoudig te houden. Deze weerstandsdeler laadt de aangesloten batterij de hele tijd, dus deze moet de hoogst mogelijke weerstand hebben.

Condensator C7 vermindert de spanningsrimpel die door de comparator wordt gezien en vertraagt ​​de respons van de terugkoppellus. Zonder dit, wanneer de batterij wordt losgekoppeld, kan de uitgangsspanning de veilige waarde voor elektrolytische condensatoren overschrijden, d.w.z. ontsnappen. De toevoeging van deze condensator zorgt ervoor dat het systeem af en toe stopt met het wisselen van de sleutel.

De oplader is gemonteerd op een enkelzijdige printplaat met afmetingen van 89 × 27 mm, waarvan het montageschema wordt getoond in Fig. foto 2. Alle elementen zitten in doorlopende behuizingen, wat een grote hulp is, zelfs voor mensen die niet veel ervaring hebben met een soldeerbout. Ik raad aan om de IC-socket niet te gebruiken, omdat dit de weerstand van de verbindingen met de schakeltransistor zal verhogen.

2. Installatieschema zonnelader

Een correct gemonteerd apparaat is direct bedrijfsklaar en behoeft geen inbedrijfstelling. Als onderdeel van de besturing kunt u een constante spanning op de ingang toepassen en deze regelen in een bepaald bereik van 4 ... 20 V, waarbij u de aflezingen van een voltmeter die op de uitgang is aangesloten in acht neemt. Het moet zaagtand veranderen in het bereik van ongeveer 18 ... 13,5 V. De eerste waarde heeft betrekking op het opladen van de condensatoren en is niet kritisch, maar bij 13,5 V zou de converter weer moeten werken.

De laadstroom is afhankelijk van de actuele waarde van de ingangsspanning, aangezien de ingangsstroom begrensd is tot circa 0,44 A. Uit metingen is gebleken dat de acculaadstroom varieert van circa 50 mA (4 V) tot circa 0,6 AA bij een spanning van 20 V. U kunt deze waarde verlagen door de weerstand R1 te verhogen, wat soms aan te raden is voor batterijen met een kleine capaciteit (2 Ah).

De lader is aangepast om te werken met een fotovoltaïsche module met een nominale spanning van 12 V. Aan de uitgangen kunnen spanningen tot 20 ... 22 V aanwezig zijn met een laag stroomverbruik, daarom zijn condensatoren geïnstalleerd die zijn aangepast aan de spanning van 25 V aan de ingang van de omvormer.De verliezen zijn zo hoog dat de batterij nauwelijks wordt opgeladen.

Om optimaal gebruik te maken van de oplader, bevestigt u een module met een vermogen van 10 W of meer. Met minder stroom laadt de batterij ook op, maar langzamer.

Lijst met componenten:

Weerstanden:

R1: 0,68 Ohm / 1W.

R2: 180 Ohm / 0,25W.

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

condensatoren:

C1, C2, C8, C9: 220 µF/25 V

C3: 330 pF (keramiek)

C4…C6: 2,2 μF/50 V (MKT R = 5 mm)

C7: 1µF/50V (monoliet.)

Halfgeleiders:

D1: 1H4148

D2: 1H5819

LED1: 5mm LED, bijv. groen

US1:MC34063A(DIP8)

ие:

J1, J2: ARK2/5mm-connector

L1, L2: Choke 220uH (verticaal)

S1: microschakelaar 6×6/13 mm