AVT5598 – Pengisi Daya Surya 12V
Modul fotovoltaik menjadi lebih murah dan karenanya menjadi lebih populer. Mereka dapat berhasil digunakan untuk mengisi baterai, misalnya, di rumah pedesaan atau stasiun cuaca elektronik. Perangkat yang dijelaskan adalah pengontrol muatan yang disesuaikan untuk bekerja dengan tegangan input yang bervariasi pada rentang yang sangat luas. Ini dapat berguna di situs, di situs kamp atau situs kamp.
1. Diagram skema pengisi daya surya
Sistem ini digunakan untuk mengisi baterai timbal-asam (misalnya, gel) dalam mode buffer, mis. setelah mencapai tegangan yang disetel, arus pengisian mulai turun. Alhasil, baterai selalu dalam mode standby. Tegangan suplai pengisi daya dapat bervariasi dalam 4 ... 25 V.
Kemampuan untuk menggunakan sinar matahari yang kuat dan lemah secara signifikan meningkatkan waktu pengisian daya per hari. Arus pengisian sangat bergantung pada tegangan input, tetapi solusi ini memiliki kelebihan dibandingkan hanya membatasi kelebihan tegangan dari modul surya.
Sirkuit pengisi daya ditunjukkan pada gambar. 1. Sumber daya DC adalah konverter topologi SEPIC berdasarkan sistem MC34063A yang murah dan terkenal. Ia bekerja dalam peran khas kunci. Jika tegangan yang disuplai ke komparator (pin 5) terlalu rendah, sakelar transistor internal mulai bekerja dengan pengisian dan frekuensi yang konstan. Operasi berhenti jika tegangan ini melebihi tegangan referensi (biasanya 1,25 V).
Konverter topologi SEPIC, yang mampu menaikkan dan menurunkan tegangan output, lebih sering menggunakan pengontrol yang dapat mengubah bantalan sinyal kunci. Menggunakan MC34063A dalam peran ini adalah solusi yang jarang, tetapi - seperti yang ditunjukkan oleh pengujian prototipe - cukup untuk aplikasi ini. Kriteria lain adalah harga, yang dalam kasus MC34063A jauh lebih rendah daripada pengontrol PWM.
Dua kapasitor C1 dan C2 yang dihubungkan secara paralel digunakan untuk mengurangi resistansi internal catu daya seperti modul fotovoltaik. Koneksi paralel mengurangi parameter parasit yang dihasilkan seperti resistansi dan induktansi. Resistor R1 digunakan untuk membatasi arus proses ini menjadi sekitar 0,44A. Arus yang lebih tinggi dapat menyebabkan sirkuit terpadu menjadi terlalu panas. Kapasitor C3 mengatur frekuensi operasi menjadi sekitar 80 kHz.
Induktor L1 dan L2 dan kapasitansi yang dihasilkan dari kapasitor C4-C6 dipilih sehingga konverter dapat beroperasi dalam rentang tegangan yang sangat lebar. Koneksi paralel kapasitor seharusnya mengurangi ESR dan ESL yang dihasilkan.
Diode LED1 digunakan untuk menguji fungsionalitas controller. Jika demikian, maka komponen variabel tegangan disimpan pada koil L2, yang dapat diamati dengan pancaran dioda ini. Itu menyala dengan menekan tombol S1 sehingga tidak bersinar tanpa alasan sepanjang waktu. Resistor R3 membatasi arusnya menjadi sekitar 2 mA, dan D1 melindungi dioda LED dari kerusakan yang disebabkan oleh tegangan mati yang berlebihan. Resistor R4 ditambahkan untuk stabilitas konverter yang lebih baik pada konsumsi arus rendah dan tegangan rendah. Ini menyerap sebagian energi yang diberikan kumparan L2 ke beban. Ini mempengaruhi efisiensi, tetapi kecil - nilai efektif arus yang mengalir melaluinya hanya beberapa miliampere.
Kapasitor C8 dan C9 menghaluskan arus riak yang disuplai melalui dioda D2. Pembagi resistif R5-R7 mengatur tegangan output menjadi sekitar 13,5V, yang merupakan tegangan yang benar pada terminal baterai gel 12V selama operasi buffer. Tegangan ini harus sedikit berbeda dengan suhu, tetapi fakta ini telah dihilangkan untuk menjaga sistem tetap sederhana. Pembagi resistor ini memuat baterai yang terhubung setiap saat, sehingga harus memiliki resistansi setinggi mungkin.
Kapasitor C7 mengurangi riak tegangan yang terlihat oleh komparator dan memperlambat respons loop umpan balik. Tanpa itu, ketika baterai terputus, tegangan keluaran dapat melebihi nilai aman untuk kapasitor elektrolitik, yaitu lepas. Penambahan kapasitor ini menyebabkan sistem berhenti mengganti kunci dari waktu ke waktu.
Pengisi daya dipasang pada papan sirkuit cetak satu sisi dengan dimensi 89 × 27 mm, diagram perakitannya ditunjukkan pada Gambar. angka 2. Semua elemen berada di rumah lubang tembus, yang sangat membantu bahkan untuk orang yang tidak memiliki banyak pengalaman dengan besi solder. Saya sarankan untuk tidak menggunakan soket IC karena akan meningkatkan resistansi koneksi ke transistor sakelar.
2. Diagram pemasangan pengisi daya surya
Perangkat yang dirakit dengan benar segera siap untuk dioperasikan dan tidak memerlukan commissioning apa pun. Sebagai bagian dari kontrol, Anda dapat menerapkan tegangan konstan ke inputnya dan mengaturnya dalam kisaran 4 ... 20 V tertentu, mengamati pembacaan voltmeter yang terhubung ke output. Itu harus mengubah gigi gergaji dalam kisaran sekitar 18 ... 13,5 V. Nilai pertama terkait dengan pengisian kapasitor dan tidak kritis, tetapi pada 13,5 V konverter harus bekerja lagi.
Arus pengisian tergantung pada nilai arus dari tegangan input, karena arus input dibatasi sekitar 0,44 A. Pengukuran telah menunjukkan bahwa arus pengisian baterai bervariasi dari sekitar 50 mA (4 V) hingga sekitar 0,6 AA pada tegangan 20 V. Anda dapat mengurangi nilai ini dengan meningkatkan resistansi R1, yang terkadang disarankan untuk baterai berkapasitas kecil (2 Ah).
Pengisi daya disesuaikan untuk bekerja dengan modul fotovoltaik dengan tegangan nominal 12 V. Tegangan hingga 20 ... 22 V dapat hadir pada outputnya dengan konsumsi arus rendah, oleh karena itu, kapasitor yang disesuaikan dengan tegangan 25 V dipasang pada input konverter. Kerugiannya sangat tinggi sehingga baterai hampir tidak terisi.
Untuk memanfaatkan pengisi daya sepenuhnya, sambungkan modul dengan daya 10 W atau lebih. Dengan daya yang lebih kecil, baterai juga akan terisi, tetapi lebih lambat.
Daftar komponen:
Resistor:
R1: 0,68 Ohm / 1 W.
R2: 180 Ohm / 0,25 W.
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
Kapasitor:
C1, C2, C8, C9: 220 F/25 V
C3: 330 pF (keramik)
C4…C6: 2,2 F/50 V (MKT R = 5 mm)
C7: 1µF/50V (monolit.)
Semikonduktor:
H1: 1H4148
H2: 1H5819
LED1: LED 5mm, misalnya hijau
US1:MC34063A(DIP8)
lainnya:
J1, J2: konektor ARK2/5mm
L1, L2: Tersedak 220uH (Vertikal)
S1: sakelar mikro 6 × 6/13mm
