Данный полупроводниковый переключатель (твердотельный) является модернизацией предыдущего проекта солнечного регулятора заряда напряжением 12В и током 6А. Он обеспечивает больший срок службы, меньший размер и более высокую эффективность, чем реле. Кроме того, тактовая частота может быть удвоена для того, чтобы отслеживать величину нагрузки / заряда батареи. Компоненты стоят немного дороже. Единственный недостаток – отсутствие дополнительного выхода. Более подробная информация находится по вышеуказанной ссылке.
Данный тип контроля заряда используется, когда емкость батареи больше, по сравнению с зарядным током: напр., 6A солнечная панель заряжает батарею емкостью 60 Ач, для которой возможно потребуется целый солнечный день для полного заряда батареи. Для батарей меньшей емкости высокая скорость заряда и относительно высокое внутреннее сопротивление батареи приводит к повышенному напряжению на клеммах, что вызывает мгновенное прерывание заряда схемой контроля – в конечном результате батарея не будет полностью заряжена – в таких случаях необходимо использовать линейный регулятор заряда.
Проблемы использования реле
Даже если реле работает нормально, оно все равно имеет ограниченный срок службы. Проверьте по спецификации эксплуатационный ресурс реле Omron. Механически это реле обеспечивает нормальную работу для 100 миллионов срабатываний. При нагрузке 10A, 250 В AC, реле обеспечивает только 36 000 срабатываний. Заметьте, что используется контакт C формы, поэтому A форма (нормально открытый контакт) не используется. Я считаю (предполагаю), что достаточно, по крайней мере, 400 000 срабатываний при использовании 6A солнечного регулятора заряда – это равняется приблизительно 1 году работы. Как видите, использование полупроводниковых электромагнитных реле имеет определенный смысл.
Спецификация реле Omron G5LE
| Эксплуатационный ресурс |
Механический: Минимально 10 000 000 миллионов срабатываний (18 000 срабатываний/час) Электрический: Минимально 100 000 срабатываний (1 800 срабатываний/час) для стандартного типа Минимально 36 000 срабатываний (10А при 250ВАС) Минимально 100 000 срабатываний (1 800 срабатываний/час) 12А 250ВАС — применимо для G5LE1-E, только для нормально открытого контакта |
Управление затвором MOSFET транзистора
Достижение высокой скорости переключения MOSFET транзистора может представлять трудности, но при низкой частоте величиной 0.067Гц управление затвором – проще простого. Проблема состоит в закрытии MOSFET транзистора, поэтому для ее решения я использовал осциллограф. Закрытие происходит в течение 80мкс, и активная часть напряжения затвора показана ступенькой на фронте импульса. Через резистор R14 происходит разряд емкости затвора MOSFET транзистора, включая емкость Миллера, на которой происходит удваивание напряжения стока по отношению к затвору, замедляя, таким образом, переключение. Затвор подключается через резистор R9 и напряжение затвора ограничивается через стабилитрон D3 до напряжения 10В – в противном случае полное напряжение солнечной панели может появляться между затвором и истоком, что может привести к возможному повреждению MOSFET транзистора.
Осциллограмма
Настройка
Для настройки максимального напряжения используется регулировочный потенциометр R12. Поверните его по часовой стрелке, проверьте напряжение и подождите, пока напряжение на клеммах батареи не достигнет требуемого значения (напр. 14.5В). После этого поверните потенциометр R12 против часовой стрелки, пока светодиод не погаснет. Когда светодиод загорится снова при следующем тактовом цикле, проверьте напряжение, при котором он погаснет.
Фотографии
Будущие разработки
- 6A, 6В реле солнечного зарядного устройства
- 6A, 6В солнечное зарядное устройство на базе полупроводникового переключателя
- MPPT понижающий преобразователь солнечного зарядного устройства
- Руководство для выбора различных солнечных зарядных устройств
Список радиоэлементов
| Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот |
|---|---|---|---|---|---|---|
| U1 | Компаратор | LM339-N | 1 | |||
| U2 | Линейный регулятор | LM317L | 1 | |||
| U3 | Программируемый таймер и осциллятор | TLC555 | 1 | |||
| Q1 | P-Channel MOSFET | FPQ27P06 | 1 | 27В, TO-220 | ||
| D1, D2 | Выпрямительный диод | 1N4148 | 2 | |||
| D3 | Стабилитрон | 1N4740A | 1 | 10В, 1Вт | ||
| D4 | LED | 1 | ||||
| D5 | Выпрямительный диод | 6A6 | 1 | 6А, 400В | ||
| C1, C3 | Конденсатор | 0.1 мкФ, 10%, 50В | 2 | |||
| С2 | Электролитический конденсатор | 47мкФ, 25В | 1 | |||
| R1 | Резистор | 220 Ом | 1 | |||
| R2 | Резистор | 820 Ом | 1 | |||
| R3, R4, R6 | Резистор | 1 кОм | 3 | |||
| R5 | Резистор | 470 кОм | 1 | |||
| R7, R8, R14 | Резистор | 10 кОм | 3 | |||
| R9, R10 | Резистор | 2.2 кОм | 2 | |||
| R11 | Резистор | 47 кОм | 1 | |||
| R12 | Подстроечный резистор | 100 кОм | 1 | |||
| R13 | Резистор | 22 кОм | 1 | |||