Всем здравствуйте. Использование источников энергии на основе солнечного света достаточно стремительно развивается, отчасти не из-за опасений по поводу глобального потепления, а из-за финансовых аспектов.
Схема, которая представлена здесь достаточна проста и может выдавать ток до 4А от солнечной панели, что соответствует примерно 75Вт. В этой конструкции используется принцип зарядки «импульсная временная модуляция». Ток, который течет от солнечной панели к аккумулятору, переключается с помощью N-канального MOSFET, транзистора T1.
Этот MOSFET транзистор не требует теплоотвода, так как его сопротивление RDS (on) составляет всего 0,024 Ом. Диод Шоттки D1 гарантирует, что аккумулятор не может разрядиться ночью через солнечную панель, а также обеспечивает защиту от неправильного подключения аккумулятора. На схеме проводники, по которым протекает несколько больший ток, окрашены в красный цвет.
Контроллер никогда не потребляет энергию от аккумулятора — он питается только от солнечной панели. А также контроллер ночью отключается. В течение дня, как только солнечная панель вырабатывает достаточно энергии, сразу же начинается зарядка аккумулятора.
Результирующее напряжение определяет точку переключения регулятора. Основой контроллера заряда является прецизионный регулятор напряжения IC1, типа TL431ACZ с усилителем ошибки с открытым коллектором. Пониженное напряжение батареи постоянно сравнивается с внутренним опорным напряжением регулятора TL431. До тех пор, пока установленный уровень потенциометра P1 ниже, чем внутреннее опорное напряжение, регулятора IC1.
При зарядке аккумулятора, напряжение на нем повышается. Когда это напряжение достигает точки переключения, выход регулятора IC1 упадет до уровня менее 2В и закроет полевой МОП-транзистор, в результате чего зарядка аккумулятора прекратится. Если транзистор T1 закрыт, светодиод D2 также больше не будет гореть. В контроллере нет гистерезиса. Следовательно, как только питание батареи прекращается, выход регулятора IC1 останется низким. Тогда полевой транзистор будет закрыт, даже если напряжение батареи упадет.
Для поддержания аккумулятора предусмотрен постоянный заряд, для которого реализован простой генератор. В этом генераторе используется отрицательное сопротивление транзисторов, впервые обнаруженное Лео Эсаки в рамках его исследования туннелирования электронов в твердых телах. В этом используется стандартный NPN-транзистор типа 2SC1815. Когда светодиод гаснет, C1 (конденсатор 22 мкФ) будет заряжаться до тех пор, пока напряжение не станет достаточно высоким, чтобы открыть переход эмиттер-база T2 (лавинный режим).
Тогда транзистор быстро откроется и разрядит конденсатор через резистор R5. Падение напряжения на резисторе R5 достаточно, чтобы открыть транзистор T3, который изменяет установку опорного напряжения. Теперь полевой транзистор снова открывается и заряжает аккумулятор. Как только напряжение аккумулятора снова поднимается выше установленного порога, все начинается заново. В данной схеме надежно зарекомендовал себя транзистор 2SC1815.
Возможно, и другие транзисторы могут работать даже лучше, чем предложенный – можно порекомендовать изучить работу Лео Эсаки, чтобы выяснить, почему. Когда аккумулятор полностью заряжен, время «включения» генератора станет чаще, в то время как время «выключения» останется длительным, это определяется компонентами синхронизации R4 и C1. В результате на батарею отправляется серия импульсов, которые со временем становятся все короче и короче.
Для настройки схемы требуется цифровой вольтметр и источник переменного тока. Установите источник питания на 14,9В, что составляет 14,3 для батареи плюс около 0,6В падение на диоде Шоттки. Поворачивая подстроечный потенциометр до тех пор, пока светодиод не погаснет в какой-то момент, это точка переключения, и светодиод будет мигать. Возможно, потребуется повторить эту регулировку, поскольку зарядное устройство становится более точным, чем ближе точка переключения к 14,3В или выбранное другое. Ну вот и все.