Null-Tropfen-LDO-Solarladekreis

Der Artikel beschreibt eine einfache LDO-Low-Dropout- oder Zero-Drop-Solarladeschaltung ohne Mikrocontroller, die je nach Benutzerpräferenz auf viele verschiedene Arten modifiziert werden kann. Die Schaltung ist nicht vom Mikrocontroller abhängig und kann sogar von einem Laien gebaut werden.

Was ist ein Zero Drop Charger?

Ein Zero-Drop-Solarladegerät ist ein Gerät, das sicherstellt, dass die Spannung vom Solarpanel die Batterie erreicht, ohne dass ein Spannungsabfall aufgrund von Widerstand oder Halbleiterstörungen auftritt. Die Schaltung verwendet hier einen MOSFET als Schalter, um einen minimalen Spannungsabfall vom angeschlossenen Solarpanel sicherzustellen.

Darüber hinaus hat die Schaltung einen deutlichen Vorteil gegenüber anderen Formen von Zero-Drop-Ladegeräten. Sie überbrückt das Panel nicht unnötig und stellt sicher, dass das Panel in seiner Zone mit dem höchsten Wirkungsgrad betrieben werden kann.

Lassen Sie uns verstehen, wie diese Merkmale durch diese von mir entworfene neuartige Schaltungsidee erreicht werden können.

Einfachste LDO-Schaltung

Hier ist ein einfachstes Beispiel für ein LDO-Solarladegerät, das von jedem interessierten Hobbyisten in wenigen Minuten gebaut werden kann.

Diese Schaltungen können effektiv anstelle von teuren verwendet werden Schottky Dioden, um eine äquivalente Null-Tropfen-Übertragung von Sonnenenergie auf die Last zu erhalten.

Ein P-Kanal-MOSFET wird als Null-Tropfen-LDO-Schalter verwendet. Die Zenerdiode schützt den MOSFET vor hohen Solarpanel-Spannungen über 20 V. Der 1N4148 schützt den MOSFET vor einer umgekehrten Solarpanel-Verbindung. Somit wird dieser MOSFET-LDO vollständig vor Bedingungen mit umgekehrter Polarität geschützt und ermöglicht es dem Akku, sich zu laden, ohne dass eine Spannung in der Mitte abfällt.

Für eine N-Kanal-Version können Sie die folgende Variante ausprobieren.

Verwenden von Operationsverstärkern

Wenn Sie ein Zero-Drop-Ladegerät mit automatischer Abschaltfunktion bauen möchten, können Sie dies anwenden, indem Sie einen Operationsverstärker verwenden, der wie unten gezeigt als Komparator verdrahtet ist. Bei dieser Konstruktion ist der nichtinvertierende Pin des IC als Spannungsensor über eine Spannungsteilerstufe aus R3 und R4 positioniert.

Unter Bezugnahme auf das vorgeschlagene Schaltbild des Null-Abfall-Spannungsreglers sehen wir eine ziemlich einfache Konfiguration, die aus einem Operationsverstärker und einem Mosfet als Hauptwirkstoffen besteht.

Der invertierende Pin wird wie gewohnt mit R2 und der Zenerdiode als Referenzeingang montiert.

Unter der Annahme, dass die zu ladende Batterie eine 12-V-Batterie ist, wird die Verbindung zwischen R3 und R4 so berechnet, dass sie 14,4 V bei einem bestimmten optimalen Eingangsspannungspegel erzeugt, der die Leerlaufspannung des angeschlossenen Panels sein kann.

Beim Anlegen der Sonnenspannung an den gezeigten Eingangsanschlüssen startet der Mosfet mit Hilfe von R1 und lässt die gesamte Spannung über seine Drain-Leitung, die schließlich den R3 / R4-Übergang erreicht.

Der Spannungspegel wird hier sofort erfasst und schaltet den Operationsverstärkerausgang auf ein hohes Potential ein, wenn er höher als die eingestellten 14,4 V ist.

Diese Aktion schaltet den Mosfet sofort aus und stellt sicher, dass keine weitere Spannung seinen Drain erreichen kann.

Dabei neigt die Spannung nun jedoch dazu, die 14,4-V-Marke am R3 / R4-Übergang zu unterschreiten, was den Opamp-Ausgang erneut dazu veranlasst, niedrig zu werden und den Mosfet einzuschalten.

Das obige Schalten wiederholt sich schnell und führt zu einer konstanten Spannung von 14,4 V am Ausgang, der den Batterieklemmen zugeführt wird.

Die Verwendung des Mosfets gewährleistet eine nahezu null Abfallleistung des Solarpanels.

D1 / C1 werden eingeführt, um eine konstante Versorgung der IC-Versorgungsstifte aufrechtzuerhalten und aufrechtzuerhalten.

Im Gegensatz zu Shunt-Reglern wird hier die Überspannung des Solarpanels durch Ausschalten des Panels gesteuert, wodurch sichergestellt wird, dass das Solarpanel nicht belastet wird und unter den effizientesten Bedingungen betrieben werden kann, ähnlich wie in einer MPPT-Situation.

Die LDO-Solarladeschaltung ohne Mikrocontroller kann einfach durch Hinzufügen einer automatischen Abschaltung und einer Überstrombegrenzungsfunktion aufgerüstet werden.

Schaltplan

HINWEIS: BITTE VERBINDEN SIE DEN PIN 7 DES IC DIREKT MIT DEM (+) ANSCHLUSS DES SOLARFELDES, ANDERWEITIG FUNKTIONIERT DER SCHALTKREIS NICHT. VERWENDEN SIE LM321, WENN DIE SPANNUNG DER SOLARFELD HÖHER ALS 18 V IST.

Liste der Einzelteile

• R1, R2 = 10K
• R3, R4 = Verwenden Sie einen Online-Potentialteilerrechner zum Festlegen der erforderlichen Sperrschichtspannung
• D2 = 1N4148
• C1 = 10 uF / 50 V.
• C2 = 0,22 uF
• Z1 = sollte über dem Ladezustand viel niedriger sein als der ausgewählte Akku
• IC1 = 741
• Mosfet = gemäß Batterie AH und Sonnenspannung.

Verwendung eines N-Kanal-MOSFET

Der vorgeschlagene niedrige Ausfall kann auch unter Verwendung eines N-Kanal-MOSFET effektiv implementiert werden. wie unten angegeben:

HINWEIS: BITTE VERBINDEN SIE DEN PIN 4 DES IC DIREKT MIT DEM (-) ANSCHLUSS DES SOLARFELDES. Andernfalls funktioniert der Stromkreis nicht mehr. VERWENDEN SIE LM321 STATT 741, WENN DER PANELAUSGANG HÖHER ALS 18 V IST.

Hinzufügen einer aktuellen Steuerungsfunktion

Das zweite Diagramm oben zeigt, wie das obige Design mit einer Stromsteuerungsfunktion aufgerüstet werden kann, indem einfach eine BC547-Transistorstufe über den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers hinzugefügt wird.

R5 kann ein beliebiger niederwertiger Widerstand sein, beispielsweise ein 100 Ohm.

R6 bestimmt den maximal zulässigen Ladestrom für den Akku, der mithilfe der folgenden Formel eingestellt werden kann:

R (Ohm) = 0,6 / I, wobei I die optimale Laderate (Ampere) des angeschlossenen Akkus ist.

Finalisierter Solar-Zero-Drop-Batterieladekreis:

Gemäß dem Vorschlag von 'jrp4d' erforderten die oben erläuterten Designs einige ernsthafte Modifikationen, um korrekt zu funktionieren. Ich habe die endgültigen, korrigierten Arbeitsentwürfe dafür anhand der folgenden Abbildungen dargestellt:

Laut 'jrp4d':

Hallo, ich habe mit Mosfets (Spannungsregelkreisen) herumgespielt und glaube nicht, dass einer der beiden Schaltkreise funktioniert, es sei denn, die Spannungsleitung ist nur wenige Volt größer als die Zielbatteriespannung. Für alles, wo der Line-In viel mehr als die Batterie ist, leitet der Mosfet nur, weil der Steuerkreis ihn nicht steuern kann.

In beiden Schaltkreisen ist es das gleiche Problem: Mit dem P-Kanal kann der Operationsverstärker das Gate nicht hoch genug ansteuern, um es auszuschalten (wie von einem Pfosten beobachtet) - er leitet nur die Netzspannung direkt durch die Batterie. In der N-Kanal-Version kann der Operationsverstärker das Gate nicht niedrig genug ansteuern, da er mit einer höheren Spannung als die seitliche Leitung arbeitet.

Beide Schaltkreise benötigen ein Ansteuergerät, das mit der vollen Spannung der Leitung betrieben wird und vom Operationsverstärker gesteuert wird

Der obige Vorschlag sieht gültig und richtig aus. Der einfachste Weg, um das obige Problem zu beheben, besteht darin, Pin Nr. 7 des Operationsverstärker-IC direkt mit dem (+) des Solarpanels zu verbinden. Dies würde das Problem sofort lösen!

Alternativ könnten die obigen Designs auf die unten gezeigte Weise für dasselbe modifiziert werden:

Verwenden von NPN BJT oder N-Kanal-Mosfet:

Die Diode D1 kann entfernt werden, sobald die Funktion des LDO bestätigt ist

In der obigen Abbildung kann der NPN-Leistungstransistor ein TIP142- oder ein IRF540-Mosfet sein ..... und entfernen Sie bitte D1, da dies einfach nicht erforderlich ist

Verwendung eines PNP-Transistors oder eines P-Mosfets

Die Diode D1 kann entfernt werden, sobald die Arbeit bestätigt ist

In der obigen Abbildung könnte der Leistungstransistor ein TIP147- oder ein IRF9540-Mosfet sein, der mit R1 verbundene Transistor könnte ein BC557-Transistor sein ...... und bitte entfernen Sie D1, da dies einfach nicht erforderlich ist.

So richten Sie den LDO-Solarladekreis ein

Es ist sehr leicht.

1. Schließen Sie keine Stromversorgung an der Mosfet-Seite an.
2. Ersetzen Sie den Akku durch einen variablen Stromversorgungseingang und stellen Sie ihn auf den Ladezustand des Akkus ein, der geladen werden soll.
3. Stellen Sie nun die Pin2-Voreinstellung vorsichtig ein, bis sich die LED gerade ausschaltet. Bewegen Sie die Voreinstellung hin und her und überprüfen Sie die LED-Reaktion. Sie sollte auch entsprechend ein- und ausgeschaltet werden. Stellen Sie die Voreinstellung schließlich so ein, dass der LeD gerade vollständig abschaltet .... das Preset versiegeln.
4. Ihr Zero-Drop-Solarladegerät ist fertig und eingestellt.

Sie können dies bestätigen, indem Sie auf der Mosfet-Seite eine viel höhere Eingangsspannung anlegen. Der batterieseitige Ausgang erzeugt den perfekt geregelten Spannungspegel, den Sie zuvor eingestellt haben.