Obvod nabíječky solárních baterií PWM

Tento jednoduchý, vylepšený obvod nabíječky solárních baterií PWM s nulovým poklesem 5 V lze použít ve spojení s jakýmkoli solárním panelem k rychlému nabíjení mobilních telefonů nebo baterií mobilních telefonů, v podstatě je obvod schopen nabíjet jakoukoli baterii, ať už Li-ion nebo olověnou které mohou být v rozsahu 5V.

Používání TL494 pro převaděč Buck

Návrh je založen na topologii převaděče SMPS buck pomocí IC TL 494 (stal jsem se velkým fanouškem tohoto IC). Díky 'Texas Instruments' za to, že nám poskytl tento úžasný IC.

Možná se budete chtít o tomto čipu dozvědět více z tohoto příspěvku, který vysvětluje kompletní datový list IC TL494

Kruhový diagram

Víme, že 5V solární nabíjecí obvod lze snadno sestavit pomocí lineárních integrovaných obvodů, jako je LM 317 nebo LM 338, další informace najdete v následujících článcích:

Jednoduchý solární nabíjecí obvod

Jednoduchý proudově řízený nabíjecí obvod

Největší nevýhodou však je lineární nabíječky baterií je emise tepla jejich tělem nebo rozptýlením případu, což vede k plýtvání drahocennou energií. Kvůli tomuto problému nejsou tyto integrované obvody schopny produkovat výstup zátěže s nulovým poklesem zátěže a vždy vyžadují alespoň o 3 V vyšší vstupy než uvedené výstupy.

Zde vysvětlený obvod 5V nabíječky je zcela bez všech těchto potíží, pojďme se naučit, jak je dosaženo efektivního fungování navrhovaného obvodu.

S odkazem na výše uvedený solární nabíjecí obvod 5V PWM tvoří IC TL494 srdce celé aplikace.

IC je specializovaný integrovaný procesor PWM, který se zde používá k řízení stupně převaděče buck, který je zodpovědný za převod vysokého vstupního napětí na preferovaný výstup nižší úrovně.

Vstup do obvodu může být kdekoli mezi 10 a 40 V, což se stává ideálním rozsahem pro solární panely.

Mezi hlavní vlastnosti IC patří:

Generování přesného výstupu PWM

Za účelem generování přesných PWM obsahuje IC přesnou 5V referenci vytvořenou pomocí konceptu bandgap, díky kterému je tepelně imunní. Tato 5V reference, které je dosaženo na pinu # 14 IC, se stává základním napětím pro všechny rozhodující spouštěče zapojené do IC a zodpovědné za zpracování PWM.

Integrovaný obvod se skládá z dvojice výstupů, které lze konfigurovat tak, aby střídavě oscilovaly v konfiguraci totemového pole, nebo oba najednou jako oscilační výstup s jedním koncem. První možnost je vhodná pro aplikace typu push-pull, například v měničích atd.

Avšak pro tuto aplikaci se oscilační výstup s jedním zakončením stává příznivějším a toho je dosaženo uzemňovacím kolíkem # 13 IC, alternativně pro dosažení výstupního kolíku push-pull výstupního kolíku 13 by mohl být spojen s kolíkem # 14, diskutovali jsme o tom v náš předchozí článek již.

Výstupy IC mají interně velmi užitečné a zajímavé nastavení. Výstupy jsou zakončeny dvěma tranzistory uvnitř IC. Tyto tranzistory jsou uspořádány s otevřeným emitorem / kolektorem přes pin9 / 10 a piny 8/11.

Pro aplikace, které vyžadují kladný výstup, lze použít emitory jako výstupy, které jsou k dispozici od pinů 9/10. Pro takové aplikace by normálně byl NPN BJT nebo Nmosfet konfigurován externě pro přijímání kladné frekvence přes pin9 / 10 IC.

V současné konstrukci, protože se s výstupy IC používá PNP, se záporné klesající napětí stává správnou volbou, a proto jsme místo pin9 / 10 propojili pin8 / 11 s výstupním stupněm sestávajícím z hybridního stupně PNP / NPN. Tyto výstupy poskytují dostatečný klesající proud pro napájení koncového stupně a pro řízení konfigurace převaděče buck s vysokým proudem.

Ovládání PWM

Implementace PWM, která se stává rozhodujícím aspektem obvodu, je dosažena přiváděním signálu zpětné vazby vzorku do interního chybového zesilovače IC prostřednictvím jeho neinvertujícího vstupního pinu # 1.

Tento vstup PWM lze vidět napojený na výstup z převodníku buck přes dělič potenciálu R8 / R9 a tato zpětnovazební smyčka vstupuje požadovaná data do integrovaného obvodu tak, aby integrovaný obvod mohl generovat řízené PWM napříč výstupy, aby udržujte výstupní napětí trvale na 5V.

Další výstupní napětí lze opravit jednoduchou změnou hodnot R8 / R9 podle vlastních potřeb aplikace.

Řízení proudu

IC má interně nastaveny dva chybové zesilovače pro řízení PWM v reakci na externí zpětnovazební signály. Jeden z chybových zesilovačů se používá pro ovládání 5V výstupů, jak je uvedeno výše, druhý chybový zesilovač se používá pro řízení výstupního proudu.

R13 tvoří odpor pro snímání proudu, potenciál, který se v něm vyvine, je přiváděn na jeden ze vstupů pin # 16 druhého chybového zesilovače, který je porovnán s referencí na pin # 15 nastavenou na druhém vstupu operačního zesilovače.

V navrhovaném designu je nastavena na 10amp přes R1 / R2, což znamená, že v případě, že výstupní proud má tendenci se zvyšovat nad 10amps, lze očekávat, že pin16 půjde výše než referenční pin15 a zahájí požadovanou kontrakci PWM, dokud nebude proud omezen zpět na stanovené úrovně.

Buck Power Converter

Výkonový stupeň zobrazený v návrhu je standardní převodník výkonu, který využívá hybridní párové tranzistory Darlington NTE153 / NTE331.

Tento hybridní Darlingtonův stupeň reaguje na frekvenci řízenou PWM z kolíku 8/11 integrovaného obvodu a ovládá stupeň převodníku buck, který se skládá z vysokonapěťového induktoru a vysokorychlostní spínací diody NTE6013.

Výše uvedený stupeň produkuje přesný 5V výstup zajišťující minimální rozptyl a prefektní výstup nulového poklesu.

Cívku nebo induktor lze navinout na jakékoli feritové jádro pomocí tří paralelních pramenů super smaltovaného měděného drátu, každý o průměru 1 mm, hodnota indukčnosti může být pro navrhovanou konstrukci kdekoli poblíž 140uH.

Tento 5V solární nabíjecí obvod baterie lze tedy považovat za ideální a extrémně efektivní solární nabíjecí obvod pro všechny typy aplikací nabíjení solárních baterií.