>>>>
Зарядка акумуляторів від сонячної батареї
Якось для чергової підзарядки 3-х пальчикових NiMH акумуляторів були недорого придбані 3 сонячні батареї з полікристалічного кремнію типу YH40 * 40-4A / B40-P розмірами 40x40 мм кожна. У datasheet на них було вказано ток Iкз = 44 мА і напряженіеUхх = 2,4 В. Також було зазначено, що на відміну від монокристалічного кремнію, дані елементи незначно знижують потужність при хмарності або частковому затіненні. Поєднавши послідовно три цих сонячних елемента і через діод Шотткі подавши на послідовно з'єднані три NiMH акумулятора, було отримано найпростіше зарядний пристрій. Найпростіше, оскільки при такій схемі включення зарядка акумуляторів відбувалася лише при яскравому сонячному світлі. У похмуру погоду і при штучному освітленні вихідна напруга сонячних елементів значно падало, в результаті чого не вистачало напруги для зарядки.
Спершу до сонячній батареї був просто доданий імпульсний підвищує перетворювач 5В на NCP1450ASN50T1G зі стандартною обв'язкою,
але результат виявився незадовільний.
Після запуску перетворювача напруга на виході сонячної батареї значно просаджували, і навіть при хорошому сонячному освітленні не перевищувало 2В. Струм зарядки акумуляторів при цьому був в кілька разів нижче, ніж при безпосередньому підключенні до них сонячної батареї. Підключення виведення дозволу роботи 1 (CE) DA1 через дільник напруги для збільшення порогу запуску перетворювача також не дало суттєвого поліпшення ситуації. Стало ясно, що при слабкому освітленні режим роботи схеми повинен бути зовсім іншим. Спершу потрібно накопичити заряд від сонячних елементів на додатковому конденсаторі, а потім по досягненню на ньому певного порогового напруги "виплеснути" цей заряд на підвищувальний перетворювач. При яскравому освітленні, коли напруги на виході сонячної батареї досить для безпосередньої зарядки акумуляторів, що підвищує перетворювач повинен автоматично вимикатися. В результаті була розроблена наступна схема, що забезпечує автоматичний перехід з одного в інший режими роботи:
Працює пристрій наступним чином. При первинному включенні (освітленні) все транзистори закриті і відбувається заряд конденсатора C1, підключеного паралельно сонячній батареї. Напруга з C1 через дросель L1 і діод Шотткі VD3 також надходить на вхід харчування мікросхеми підвищуючого перетворювача DA1 NCP1450ASN50T1G, на конденсатор C4 і на позитивний висновок батареї акумуляторів GB1. Негативний висновок GB1 приєднаний до загальної шині схеми через діод VD4 для виключення струму розрядки акумуляторів через схему при відсутності зовнішнього освітлення. По досягненню на конденсаторі C1 порогового напруги відкривання VT3 (близько 1,8 В) останній відкриває також і транзистор VT4. При цьому на керуючий вхід CE DA1 подається відмикає напруга (> 0,9В) і запускається імпульсний підвищує перетворювач (DA1, R10, C3, VT5, L1, VD3, C4), заряджаючи конденсатор C4. Одночасно з роботою перетворювача починає світитися червоний світлодіод HL2. Якщо освітлення сонячної батареї недостатньо для підтримки робочого струму навантаження, напруга на конденсаторі C1 буде знижуватися, VT3, VT4 закриються, керуюча напруга на виводі CE DA1 впаде нижче 0,3 В і перетворювач вимкнеться, а світлодіод HL2 згасне. Оскільки навантаження для сонячної батареї відключилася, знову запуститься процес зарядки конденсатора C1 до порогового напруги відкривання VT3. Знову запуститься перетворювач і в конденсатор C4 надійде чергова порція заряду. Після серії таких циклів напруга на C4 зросте до напруги відкривання VD4 плюс сумарне напруга на акумуляторах. Через GB1, VD4 потече струм зарядки акумуляторів. Струму в кілька мА буде досить для падіння напруги на VD4, при якому почне відкриватися транзистор VT2. Діод VD4 використовується при цьому в якості датчика струму. Пульсуюча напруга з сонячної батареї і C1 подається на випрямляч VD1 (BAS70), C2, R1. З резистора R1 випрямлена напруга подається на послідовно включені З-І VT1 і К-Е VT2. Якщо виробляється сонячною батареєю енергії стає досить для одночасного відкривання VT1 (напругою на C2, R1) і VT2 (струмом зарядки акумуляторів), то буде відбуватися шунтування нижнього плеча дільника R4, що призведе до підвищення порога відкривання VT3, VT4 для запуску підвищуючого перетворювача. Таким чином, чим більше енергії виробляється сонячною батареєю, тим більше стає поріг запуску перетворювача, тобто з накопичувального конденсатора C1 знімається все більший заряд енергії. При достатньому освітленні, коли напруги сонячної батареї під навантаженням вистачає для безпосередньої зарядки трьох акумуляторів (через L1, VD3, VD4), відкриті VT1, VT2 шунтируют R4 настільки, що підвищує перетворювач знаходиться у вимкненому стані. При цьому червоний світлодіод HL2 перестає блимати. Зелений світлодіод HL1 світиться постійно при напрузі на C1 більш 2В для індикації працездатності пристрою. Процес автоматичного перемикання режиму роботи відбувається плавно, адаптуючись під зовнішнє освітлення. При слабкому освітленні спостерігаються рідкісні миготіння червоного світлодіода. Із зростанням освітленості частота миготіння підвищується, а також починає в протифазі блимати зелений світлодіод. При подальшому підвищенні освітленості, коли в підвищує перетворювачі потреба відпадає, залишається горіти тільки зелений світлодіод. У ясну сонячну погоду струм зарядки акумуляторів досягає 25 мА. Для обмеження вихідної напруги сонячної батареї на рівні 5,5 У призначений стабілітрон VD2, оскільки по datasheet на NCP1450A максимальна вхідна напруга для неї не повинно перевищувати 6 В.
Пристрій зібрано на друкованій платі з однобічного фольгованого склотекстоліти розмірами 132х24мм.
Всі елементи, за винятком роз'єму живлення для підключення акумуляторів, в SMD виконанні. Світлодіоди HL1, HL2 - ультра яскраві типорозміру 1206. Тип придбаних світлодіодів залишився невідомий, але вони досить яскраві, а світитися починають вже при мікроамперних токах. Резистори і керамічні конденсатори - типорозміру 0805 (C3 і R10 - 0603, але можна запаяти і 0805 в два поверхи). Конденсатори C1, C4 - танталові, типорозміру C. Дросель L1 - типу CDRH6D28 на 15мкГн, 1,4А. Транзистори застосовані широко поширені, корпус SOT-23-3. Роз'єм живлення - стандартний. Увага! Плата розлучена для зовнішнього плюсового контакту штекера.
Налаштування пристрою практично не потрібно. При необхідності підбором опору резисторів R2, R7 можна встановити необхідну яскравість світіння наявних світлодіодів. Підбором резистора R4 можна домогтися найбільш оптимального режиму роботи перетворювача (по максимуму ККД) при зниженій яскравості освітлення.
файли:
файли проекту
Всі питання в Форум .
