Соларни регулатор пуњења за батерију од 100 Ах

Овај свеобухватни соларни контролер пуњења дизајниран је за ефикасно пуњење велике батерије од 12 В од 100 Ах уз највећу ефикасност. Соларни пуњач је практично сигуран у погледу пренапуњености батерије, кратког споја оптерећења или тренутних услова.

Кључни елементи овог круга соларног регулатора од 100 Ах су очигледно соларни панел и (12 В) батерија. Батерија овде ради као јединица за складиштење енергије.

Нисконапонске једносмерне лампе и сличне ствари могу се возити директно из батерије, док а претварач снаге могао да се користи за претварање директног напона батерије у 240 В наизменичне струје.

Ипак, све ове апликације углавном нису тема овог садржаја на коју се фокусира прикључивање батерије са соларним панелом . Може изгледати превише примамљиво повезати соларни панел директно са батеријом за пуњење, али то никада није препоручљиво. Одговарајући контролер пуњења је пресудан за пуњење било које батерије од соларне плоче.

Примарни значај контролера пуњења је да смањи струју пуњења током вршне сунчеве светлости када соларни панел даје веће количине струје изнад потребног нивоа батерије.

Ово постаје важно јер пуњење великом струјом може довести до критичне штете по батерију и сигурно смањити очекивани радни век батерије.

Без контроле пуњења, опасност од прекомерно пуњење батерије је обично предстојећи, јер се тренутни излаз соларног панела директно одређује нивоом зрачења од сунца или количином упадајуће сунчеве светлости.

У основи, наћи ћете неколико метода за управљање струјом пуњења: кроз серијски регулатор или паралелни регулатор.

Серијски систем регулатора је обично у облику транзистора који се уводи серијски између соларне плоче и батерије.

Паралелни регулатор је у облику а регулатор шанта причвршћен паралелно са соларном плочом и батеријом. Тхе Регулатор од 100 Ах објашњено у овом посту заправо је паралелни регулатор соларног регулатора.

Кључна карактеристика а регулатор шанта је да му нису потребне велике количине струје док се батерија не напуни до краја. Практично говорећи, његова тренутна потрошња је толико мања да се може игнорисати.

Када се батерија је потпуно напуњена , међутим, вишак снаге се расипа у топлоту. Конкретно код већих соларних панела, та висока температура захтева релативно велику структуру регулатора.

Уз своју стварну намену, пристојан контролер пуњења додатно пружа сигурност на много начина, заједно са заштитом од дубоког пражњења батерије, ан електронски осигурач и поуздана сигурност за преокрет поларитета за батерију или соларни панел.

Једноставно зато што читав круг покреће батерија кроз заштитну диоду са погрешним поларитетом, Д1, регулатор соларног пуњења наставља да ради нормално чак и када соларни панел не даје струју.

Коло користи нерегулисани напон акумулатора (спој Д2-Р4) заједно са изузетно прецизним референтним напоном од 2,5 В. који се генерише помоћу зенер диоде Д5.

Будући да регулатор пуњења сам по себи савршено ради са струјом нижом од 2 мА, батерија се једва пуни ноћу или кад год је небо облачно.

Минимална потрошња струје у кругу постиже се коришћењем МОСФЕТ-ова снаге типа БУЗ11, Т2 и Т3, чије је пребацивање зависно од напона, што им омогућава да функционишу практично са нултом погонском снагом.

Предложена контрола соларног пуњења за батерију од 100 Ах надгледа батерију напон и регулише ниво проводљивости транзистора Т1.

Што је већи напон батерије, већа ће бити струја која пролази кроз Т1. Као резултат, пад напона око Р19 постаје већи.

Овај напон на Р19 постаје напон пребацивања капија за МОСФЕТ Т2, због чега се МОСФЕТ јаче пребацује, падајући његов отпор одвода до извора.

Због тога се соларни панел оптерећује теже што расипа вишак струје кроз Р13 и Т2.

Сцхоттки диода Д7 штити батерију од случајног преокрета + и - терминала соларне плоче.

Ова диода додатно зауставља проток струје из батерије у соларни панел у случају да напон панела падне испод напона батерије.

Како регулатор делује

Шема кола регулатора соларног пуњача од 100 Ах може се видети на горњој слици.

Примарни елементи кола су неколико „тешких“ МОСФЕТ-ова и четвороструко опционо ИЦ појачало.

Функција овог ИЦ-а може се поделити у 3 дела: регулатор напона изграђен око ИЦ1а, регулатор прекомерног пражњења батерије конфигурисан око ИЦ1д и електронски заштита од кратког споја ожичен око ИЦ1ц.

ИЦ1 ради као главна управљачка компонента, док Т2 функционише као прилагодљиви отпорник снаге. Т2 се заједно са Р13 понаша као активно оптерећење на излазу соларне плоче. Функционисање регулатора је прилично једноставно.

Променљиви део напона батерије примењује се на неинвертујући улаз управљачког опционог појачала ИЦ1а кроз делилац напона Р4-П1-Р3. Као што је раније речено, референтни напон од 2,5 В примењује се на инвертујући улаз опционог појачала.

Процедура соларне регулације је прилично линеарна. ИЦ1а проверава напон акумулатора и чим достигне потпуно пуњење, укључује Т1, Т2, узрокујући расподјелу соларног напона преко Р13.

То осигурава да соларна плоча не пренапуни или напуни батерију. Делови ИЦ1б и Д3 се користе за приказ стања „пуњења батерије“.

ЛЕД лампица светли када напон акумулатора достигне 13,1 В и када започне поступак пуњења батерије.

Како функционишу заштитне фазе

Опамп ИЦ1д је постављен као компаратор за надгледање празна батерија ниво напона и осигурати заштиту од дубоког пражњења и МОСФЕТ Т3.

Напон акумулатора прво се пропорционално спушта на отприлике 1/4 номиналне вредности помоћу отпорног разделника Р8 / Р10, након чега се упоређује са референтним напоном од 23 В добијеним путем Д5. Поређење врши ИЦ1ц.

Отпорници потенцијалног дјелитеља одабрани су тако да излаз ИЦ1д падне ниже када напон акумулатора падне испод приближне вриједности од 9 В.

МОСФЕТ Т3 затим спречава и прекида везу уземљења преко батерије и терета. Због хистерезе коју ствара повратни отпорник Р11, компаратор не мења стање док напон акумулатора поново не достигне 12 В.

Електролитички кондензатор Ц2 спречава заштиту од дубоког пражњења да се не активира тренутним падовима напона услед, на пример, укључивања великог оптерећења.

Заштита од кратког споја укључена у струјни круг функционише попут електронског осигурача. Када се случајно догоди кратки спој, он одсече оптерећење из батерије.

Исто се примењује и кроз Т3, који показује пресудну двоструку функцију МОСФЕТ-а Т13. МОСФЕТ не само да ради као прекидач кратког споја, већ и његов спој одвода до извора додатно игра своју улогу попут рачунарског отпорника.

Пад напона генерисан на овом отпорнику смањује се за Р12 / Р18 и накнадно примењује на инвертујући улаз компаратора ИЦ1ц.

И овде се прецизни напон који даје Д5 користи као референца. Све док заштита од кратког споја остаје неактивна, ИЦ1ц наставља да пружа „високи“ логички излаз.

Ова акција блокира Д4 проводљивост, тако да излаз ИЦ1д искључиво одлучује о потенцијалу Т3 гејта. Опсег напона на вратима од око 4 В до 6 В постиже се уз помоћ отпорног разделника Р14 / Р15, што омогућава успостављање јасног пада напона на споју Т3 са одводом на извор.

Једном када струја оптерећења достигне свој највиши ниво, пад напона брзо расте док ниво није довољан за пребацивање ИЦ1ц. Ово сада доводи до тога да његов излаз постаје логички низак.

Због тога се сада активира диода Д4, омогућавајући да се Т3 капија кратко споји на масу. Због тога се сада МОСФЕТ искључује заустављајући тренутни проток. Р / Ц мрежа Р12 / Ц3 одлучује о времену реакције електронског осигурача.

Подеси се релативно споро време реакције како би се избегло нетачно активирање рада електронског осигурача услед повременог тренутног високог пораста струје у струји оптерећења.

Поред тога, ЛЕД Д6 се користи као референтна тачка од 1,6 В, осигуравајући да Ц3 није у стању да се пуни изнад овог нивоа напона.

Када се уклони кратки спој и терет одвоји од батерије, Ц3 се празни постепено кроз ЛЕД (ово може трајати до 7 секунди). Будући да је електронски осигурач дизајниран са релативно спорим одзивом, не значи да ће струја оптерећења моћи да достигне прекомерне нивое.

Пре него што се електронски осигурач може активирати, напон Т3 капије тражи од МОСФЕТ-а да ограничи излазну струју на тачку утврђену подешавањем унапред подешеног П2.

Да би се осигурало да ништа не гори и не пржи, струјни круг има и стандардни осигурач, Ф1, који је причвршћен у серији са батеријом, и пружа сигурност да вероватни квар у колу не би изазвао тренутну катастрофу.

Као крајњи одбрамбени штит, Д2 је укључен у коло. Ова диода штити ИЦ1а и ИЦ1б улазе од оштећења услед случајне обрнуте везе батерије.

Избором соларне плоче

Одлука о најпогоднијем соларном панелу, наравно, зависи од оцене Ах батерије са којом намеравате да радите.

Регулатор соларног пуњења у основи је дизајниран за соларне панеле са умереним излазним напоном од 15 до 18 волти и 10 до 40 вати. Овакве плоче обично постају погодне за батерије снаге између 36 и 100 Ах.

Ипак, с обзиром да је регулатор соларног пуњења специфициран да обезбеди оптималну струју од 10 А, соларни панели снаге 150 вати могу бити примењени.

Такође се може применити и регулаторни круг соларног пуњача ветрењаче и са осталим изворима напона, под условом да је улазни напон у опсегу 15-18 В.

Већина топлоте се одводи кроз активно оптерећење, Т2 / Р13. Непотребно је рећи да би МОСФЕТ требало ефикасно да се хлади кроз хладњак, а Р13 би требало да буде адекватно оцењен за подношење изузетно високих температура.

Снага Р13 мора бити у складу са оценом соларне плоче. У (екстремном) сценарију када је соларни панел прикључен са излазним напоном празног хода од 21 В, а такође и струјом кратког споја од 10 А, у таквом сценарију Т2 и Р13 почињу да расипају снагу еквивалентну напону разлика између батерије и соларне плоче (око 7 В) помножена са струјом кратког споја (10 А), или једноставно 70 вати!

То би се могло догодити када се батерија потпуно напуни. Већина енергије се ослобађа кроз Р13, јер МОСФЕТ тада пружа врло низак отпор. Вредност МОСФЕТ отпорника Р13 може се брзо утврдити путем следећег Омовог закона:

Р13 = П к И^два= 70 к 10^два= 0,7 Ома

Ова врста екстремног излаза соларних панела може изгледати необично, међутим. У прототипу регулатора соларног пуњења примењен је отпор од 0,25 Ω / 40 В, који се састоји од четири паралелно прикључена отпорника од 1Ω / 10 В. Потребно хлађење за Т3 израчунава се на исти начин.

Под претпоставком да је највећа излазна струја 10 А (што се пореди са падом напона од приближно 2,5 В на споју одвод-извор), тада се мора проценити максимална дисипација од око 27В.

Да би се загарантовало адекватно хлађење Т3 чак и при прекомерним позадинским температурама (нпр. 50 ° Ц), хладњак мора да користи топлотни отпор од 3,5 К / В или мање.

Делови Т2, Т3 и Д7 распоређени су на једној одређеној страни ПЦБ-а, омогућавајући им лако повезивање са једним заједничким хладњаком (са изолационим компонентама).

Стога се мора укључити и расипање ова три полупроводника, а ми у том случају желимо хладњак који има термичке спецификације од 1,5 К / В или више. Тип описан у списку делова је у складу са овим предусловом.

Како поставити

Срећом, круг соларног регулатора са батеријом од 100 Ах прилично је једноставно поставити. Ипак, задатак захтева неколико (регулисана) напајања .

Један од њих је подешен на излазни напон од 14,1 В и повезан са кабловима акумулатора (означеним као „акумулатор“) на ПЦБ-у. Друго напајање мора имати граничник струје.

Ово напајање је прилагођено напону отвореног круга соларног панела (на пример 21 В, као у раније наведеном стању) и повезано са лопатастим терминалима означеним као 'ћелије'.

Када подесимо П1 на одговарајући начин, напон треба да се смањи на 14,1 В. Молим вас, не брините због тога, јер тренутни граничник и Д7 гарантују да апсолутно ништа не може да поквари!

Да бисте ефикасно прилагодили П2, морате радити са оптерећењем које је мало веће од највећег оптерећења које се може појавити на излазу. Ако из овог дизајна желите да извучете максимум, покушајте да одаберете струју оптерећења од 10 А.

То се може постићи употребом отпорника оптерећења од 1Ω к120 В, који се састоји од, на пример, паралелно 10 отпорника од 10Ω / 10 В. Унапред подешена вредност П2 је на почетку окренута на „Максимум“ (брисач према Р14).

Након тога, оптерећење је причвршћено на електроде означене као „оптерећење“ на ПЦБ-у. Полако и опрезно фино подесите П2 док не постигнете ниво када се Т3 само искључи и одсече терет. Након уклањања отпорника оптерећења, водичи „оптерећења“ могу се на тренутак кратко спојити како би се проверило да ли електронски осигурач правилно функционише.

Распоред ПЦБ-а

Листа делова

Отпорници:
РИ = 1к
Р2 = 120к
Р3, Р20 = 15к
Р4, Р15, Р19 = 82к
Р5 = 12к
Р6 = 2,2к
Р7, Р14, Р18, Р21 = 100к
Р8, Р9 = 150к
Р10 = 47к
Р11 = 270к
Р12, Р16 = 1М
Р13 = видети текст
Р17 = 10к
П1 = 5к унапред подешено
П2 = 50к унапред подешено
Кондензатори:
Цл = 100 нФ
Ц2 = 2.2уФ / 25В радијално
Ц3 = 10уФ / 16В
Полупроводници:
Д1, Д2, Д4 = 1Н4148
Д3,136 = ЛЕД црвена
Д5 = ЛМ336З-2.5
Д7 = БИВ32-50
Т1 = БЦ547
Т2, Т3 = БУЗ11
ИЦ1 = ТЛ074
Остало:
Ф1 = осигурач 10 А (Т) са држачем за носач ПЦБ-а
8 лопатастих терминала за завртње
Хладњак 1.251ВВ