이 기사에서는 사용자 선호도에 따라 다양한 방식으로 수정할 수있는 마이크로 컨트롤러가없는 단순한 저 드롭 아웃 LDO 또는 제로 드롭 태양열 충전기 회로에 대해 설명합니다. 회로는 마이크로 컨트롤러에 의존하지 않으며 평신도도 만들 수 있습니다.
제로 드롭 충전기 란?
제로 드롭 태양열 충전기는 저항이나 반도체 간섭으로 인한 전압 강하없이 태양 전지판의 전압이 배터리에 도달하도록 보장하는 장치입니다. 여기의 회로는 부착 된 태양 광 패널에서 전압 강하를 최소화하기 위해 MOSFET을 스위치로 사용합니다.
또한이 회로는 다른 형태의 제로 드롭 충전기 설계에 비해 뚜렷한 이점이 있으며, 패널이 최고 효율 영역에서 작동 할 수 있도록 패널을 불필요하게 분로시키지 않습니다.
제가 디자인 한이 새로운 회로 아이디어를 통해 이러한 기능을 어떻게 달성 할 수 있는지 이해합시다.
가장 간단한 LDO 회로
다음은 관심있는 취미가가 몇 분 만에 구축 할 수있는 가장 간단한 LDO 태양열 충전기 예입니다.
이러한 회로는 비용이 많이 드는 대신 효과적으로 사용할 수 있습니다. 쇼트 키 태양 에너지를 부하로 전달하는 등가의 제로 드롭 전달을 얻기위한 다이오드.
P 채널 MOSFET은 제로 드롭 LDO 스위치로 사용됩니다. 제너 다이오드는 20V 이상의 높은 태양 광 패널 전압으로부터 MOSFET을 보호합니다. 1N4148은 역 태양 광 패널 연결로부터 MOSFET을 보호합니다. 따라서이 MOSFET LDO는 역 극성 조건으로부터 완전히 보호되며 중간 전압을 떨어 뜨리지 않고 배터리를 충전 할 수 있습니다.
N 채널 버전의 경우 다음 변형을 시도 할 수 있습니다.
연산 증폭기 사용
자동 차단 기능이있는 제로 드롭 충전기를 구축하려면 아래와 같이 비교기로 연결된 연산 증폭기를 사용하여이를 적용 할 수 있습니다. 이 설계에서 IC의 비 반전 핀은 R3 및 R4로 만든 전압 분배기 단계를 통해 전압 센서로 배치됩니다.
제안 된 제로 드롭 전압 레귤레이터 충전기 회로 다이어그램을 참조하면 opamp와 mosfet을 주요 활성 성분으로 구성하는 다소 간단한 구성을 볼 수 있습니다.
반전 핀은 R2 및 제너 다이오드를 사용하는 기준 입력으로 평소처럼 리깅됩니다.
충전 할 배터리가 12V 배터리라고 가정하면 R3과 R4 사이의 접합부는 연결된 패널의 개방 회로 전압 일 수있는 특정 최적의 입력 전압 레벨에서 14.4V를 생성하도록 계산됩니다.
표시된 입력 단자에 태양 전압을 적용하면 MOSFET이 R1의 도움으로 시작되고 드레인 리드를 통해 전체 전압이 최종적으로 R3 / R4 접합에 도달하도록 허용합니다.
전압 레벨은 여기서 즉시 감지되며 설정된 14.4V보다 높은 경우 opamp 출력을 높은 전위로 전환합니다.
이 동작은 MOSFET을 즉시 끄고 더 이상 전압이 드레인에 도달하지 않도록합니다.
그러나이 과정에서 전압은 이제 R3 / R4 접합부에서 14.4V 표시 아래로 떨어지는 경향이 있으며 이는 다시 opamp 출력이 낮아지고 다시 MOSFET을 켜도록 프롬프트합니다.
위의 스위칭은 빠르게 반복되어 배터리 단자에 공급되는 출력에서 14.4V가 일정합니다.
MOSFET을 사용하면 태양 전지판에서 거의 제로 드롭 출력을 보장합니다.
D1 / C1은 IC 공급 핀에 대한 지속적인 공급을 유지하고 유지하기 위해 도입되었습니다.
션트 형 레귤레이터와 달리, 여기서 태양 광 패널의 과잉 전압은 패널을 끄는 방식으로 제어되며, 이는 태양 광 패널의 무부하를 보장하고 MPPT 상황과 같이 가장 효율적인 조건에서 작동 할 수 있도록합니다.
마이크로 컨트롤러가없는 LDO 태양열 충전기 회로는 자동 차단 기능과 과전류 제한 기능을 추가하여 쉽게 업그레이드 할 수 있습니다.
회로도
참고 : IC의 PIN # 7을 태양 광 패널의 (+) 단자에 직접 연결하십시오. 그렇지 않으면 회로가 작동하지 않습니다. 태양 광 패널 전압이 18V보다 높으면 LM321을 사용하십시오.
부품 목록
- R1, R2 = 10K
- R3, R4 = 필요한 접합 전압을 고정하기 위해 온라인 전위 분배기 계산기 사용
- D2 = 1N4148
- C1 = 10uF / 50V
- C2 = 0.22uF
- Z1 = 선택한 배터리 초과 충전 수준보다 훨씬 낮아야합니다.
- IC1 = 741
- Mosfet = 배터리 AH 및 태양열 전압에 따라.
N 채널 MOSFET 사용
제안 된 낮은 드롭 아웃은 N- 채널 MOSFET을 사용하여 효과적으로 구현할 수도 있습니다. 아래와 같이 :
참고 : IC의 PIN # 4를 태양 광 패널의 (-) 단자에 직접 연결하십시오. 그렇지 않으면 회로가 작동을 멈 춥니 다. 패널 출력이 18V보다 높으면 741 대신 LM321을 사용하십시오.
현재 제어 기능 추가
위의 두 번째 다이어그램은 opamp의 반전 입력에 BC547 트랜지스터 스테이지를 간단히 추가하여 전류 제어 기능으로 위의 설계를 업그레이드하는 방법을 보여줍니다.
R5는 100ohm과 같은 낮은 값의 저항이 될 수 있습니다.
R6은 다음 공식을 사용하여 설정할 수있는 배터리에 대한 최대 허용 충전 전류를 결정합니다.
R (Ohms) = 0.6 / I, 여기서 I는 연결된 배터리의 최적 충전 속도 (amps)입니다.
완성 된 솔라 제로 드롭 배터리 충전기 회로 :
'jrp4d'의 제안에 따라 위에서 설명한 디자인은 올바르게 작동하기 위해 몇 가지 심각한 수정이 필요했습니다. 아래에 표시된 다이어그램을 통해 최종 수정되고 수정 된 작업 설계를 제시했습니다.
'jrp4d'에 따르면 :
안녕-나는 Mosfets (전압 제어 회로)를 망쳐 왔으며 전압 라인이 목표 배터리 전압보다 몇 볼트 만 큰 경우를 제외하고는 어느 회로도 작동하지 않을 것이라고 생각합니다. 라인 입력이 배터리보다 훨씬 많은 경우 제어 회로가 제어 할 수 없기 때문에 MOSFET이 작동합니다.
두 회로 모두에서 동일한 문제가 발생합니다. P 채널을 사용하면 연산 증폭기가 게이트를 끌 수있을만큼 충분히 높게 게이트를 구동 할 수 없습니다 (한 포스트에서 관찰 됨). 배터리를 통해 라인 전압을 곧바로 전달합니다. N 채널 버전에서 연산 증폭기는 측면의 -ve 라인보다 높은 전압에서 작동하기 때문에 게이트를 충분히 낮게 구동 할 수 없습니다.
두 회로 모두 연산 증폭기에 의해 제어되는 전압의 전체 라인에서 작동하는 구동 장치가 필요합니다.
위의 제안은 유효하고 정확합니다. 위의 문제를 해결하는 가장 간단한 방법은 opamp IC의 핀 # 7을 태양 광 패널의 (+)에 직접 연결하는 것입니다. 이것은 즉시 문제를 해결할 것입니다!
또는 위의 디자인은 동일하게 아래 표시된 방식으로 수정할 수 있습니다.
NPN BJT 또는 N- 채널 MOSFET 사용 :
LDO의 작동이 확인되면 다이오드 D1을 제거 할 수 있습니다.
위 그림에서 NPN 전력 트랜지스터는 TIP142 또는 IRF540 MOSFET이 될 수 있습니다. ..... 필요하지 않으므로 D1을 제거하십시오.
PNP 트랜지스터 또는 P-mosfet 사용
작동이 확인되면 다이오드 D1을 제거 할 수 있습니다.
위의 그림에서 전력 트랜지스터는 TIP147 또는 IRF9540 MOSFET이 될 수 있으며, R1과 관련된 트랜지스터는 BC557 트랜지스터 일 수 있으며, D1은 단순히 필요하지 않으므로 제거하십시오.
LDO 태양열 충전기 회로를 설정하는 방법
이것은 정말 쉽습니다.
- MOSFET쪽에 전원을 연결하지 마십시오.
- 배터리를 가변 전원 공급 장치 입력으로 교체하고 충전 할 배터리의 충전 수준에 맞게 조정하십시오.
- 이제 LED가 방금 꺼질 때까지 pin2 프리셋을 조심스럽게 조정하십시오 .... 프리셋을 앞뒤로 튕겨 LED 응답도 그에 따라 ON / OFF가 깜빡이는지 확인하고 마지막으로 LeD가 완전히 꺼지는 지점으로 프리셋을 조정하십시오. .... 사전 설정을 봉인합니다.
- 제로 드롭 태양열 충전기가 준비되었습니다.
MOSFET 측에서 훨씬 더 높은 입력 전압을 적용하여 위의 내용을 확인할 수 있으며, 이전에 설정 한 완벽하게 조정 된 전압 레벨을 생성하는 배터리 측 출력을 찾을 수 있습니다.
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