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太陽能充電和分流控制器

 共同成長(zhǎng)888 2015-06-26

大多數(shù)太陽能充電控制器是并聯(lián)型。他們很容易建立和很好地工作。更復(fù)雜的控制器的最大功率點(diǎn)控制器。

我將描述是基于幾個(gè)電路Zetex的 ZM33064電腦電壓監(jiān)控和復(fù)位電路。雖然有一些公司和我選擇了目前市場(chǎng)上的電壓監(jiān)視器的機(jī)型Zetex的 ZM33064由于其成本低,精度,功耗低,但大多為低,為20mV,磁滯特性。最復(fù)位電路工作在一個(gè)類似的方式向Zetex的 ZM33064并可能在電路中被取代。

我認(rèn)為,基于電壓監(jiān)控電路功率控制器顯著的復(fù)雜性由于高集成在一個(gè)小3針裝置,看起來像一個(gè)普通的TO-92晶體管幾個(gè)電源控制器特性降低。在前來情況下,它和一個(gè)功率MOSFET晶體管在電路中僅有的有源器件。

1、一個(gè)簡(jiǎn)單的太陽能電池并聯(lián)充電控制器。

這是最簡(jiǎn)單的充電控制器,我知道的。好了,一個(gè)真正的大齊納是簡(jiǎn)單的,但我不知道從哪里得到一個(gè)可以做的工作。我已經(jīng)建立了幾個(gè)這些不同的目的,他們的工作還可以,但我不建議使用存在了,因?yàn)楦冗M(jìn)的電路存在的今天。

太陽能充電和分流控制器
簡(jiǎn)單的并聯(lián)充電控制器

2、一個(gè)更好的太陽能電池并聯(lián)充電控制器。

這里有一個(gè)更好的太陽能電池并聯(lián)穩(wěn)壓器。只要你想就可以做成大。這不是“簡(jiǎn)單”,但它工作得更好。

太陽能充電和分流控制器
并聯(lián)充電控制器

 傳統(tǒng)的并聯(lián)充電控制器電路的工作原理。

此分流穩(wěn)壓器是基于對(duì)Zetex的 ZM33064欠壓復(fù)位電路的計(jì)算機(jī)。

電壓監(jiān)視是在3管腳封裝的集成電路,它在其正常的使用是用來復(fù)位微處理器。IN引腳通常會(huì)被連接到一個(gè)5V邏輯總線。

當(dāng)5V總線電壓低于4.6V集電極開路輸出引腳拉低至地。

在我的電路我用這個(gè)輸出切換的邏輯電平功率MOSFET的柵極。

當(dāng)電壓為4.6V波紋管的晶體管被關(guān)斷,而PV面板被允許提供電源給電池充電,直到電壓高于4.6V。的Zetex的 ZM33064具有大約20mV的滯后而被降解到100mV的電路。這有助于防止功率MOSFET從進(jìn)入線性模式和晶體管耗散功率。當(dāng)調(diào)節(jié)晶體管將開關(guān)打開和關(guān)閉的速度依賴于電池和電源可從光伏電池板的能力。

齊納和電阻器的使用來劃分的電池電壓下降到4.6V范圍的電壓監(jiān)視器。

不要吝嗇功率MOSFET。你可能會(huì)問,為什么要使用能夠通過41安培設(shè)計(jì)中只有5安培的電路的晶體管。答案是在散熱器的成本和復(fù)雜性。這種晶體管只有.022Ω正上的阻力。為5 Amps此功耗為:
7 * 7 * .022 = 1.1瓦。該晶體管將得到溫暖,但不能過度,沒有散熱片。

當(dāng)然,如果滿41安培在通過晶體管那么:
41 * 41 * 0.022 = 37瓦。這是顯著并且需要被熱sinked此量的熱量。

損害
損害你的面板與分流控制器。 不!!

你可能會(huì)問,如果有與直接短路了光伏電池板的問題?
這會(huì)不會(huì)短路損壞光伏電池板?

簡(jiǎn)單的答案是否定的!
我剛才講的幾個(gè)光伏電池板制造商。所有的都表示沒有任何不利影響自己的面板。

現(xiàn)在對(duì)于更復(fù)雜的答案。
對(duì),你可能想使用可選的加熱電阻,而不是直接分流板的原因之一是,該小組將運(yùn)行稍涼,這是一件好事。

想想這樣的方式。當(dāng)面板提供它的高峰負(fù)荷15%多的其他85%的額定效率作為熱量耗散在面板中。如果面板被開路或短路,然后沒有電源提供給負(fù)載和大量涌入的100%作為熱量耗散在面板中。分流電阻,如果正確選擇,將有一個(gè)電壓,不為0伏,通過它和消散幾乎將已交付給電池相同的功率。其結(jié)果是,面板的溫度將保持更恒定。

好了,這只是一個(gè)小點(diǎn),但我想徹底解釋它。我懷疑的環(huán)境條件,例如云路過,改變溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了所造成的任何電源穩(wěn)壓器。此外,廠家說沒有一個(gè)問題在這里呢。

我用大電流41安培MOSFET的,因?yàn)楫?dāng)在低電流操作會(huì)消耗只有微不足道的力量,防止過熱。

可選的加熱器電阻可以用來加熱的東西,例如水或房子在冬天。這是沒有必要的。通常情況下,晶體管死短褲面板。這不是錯(cuò)誤。這是標(biāo)準(zhǔn)的做法,太陽能電池板,以這種方式被短路。還有就是要在面板這樣做沒有壞處。

如果你使用的晶體管的大型散熱片這種穩(wěn)壓器能夠高得多的電流。可能高達(dá)41安培。(我沒有這樣做我自己呢。)

MOSFET功率驅(qū)動(dòng)電路可能應(yīng)該對(duì)監(jiān)管過程中非常高的電流得到改善。最好的改進(jìn)是使用了電壓監(jiān)測(cè)儀和晶體管柵極之間的D觸發(fā)器。該觸發(fā)器的時(shí)鐘頻率為100Hz左右。這將導(dǎo)致晶體管具有受控和可預(yù)測(cè)的柵極脈沖。

3、最好的太陽能并聯(lián)充電控制器。

這里是最好的太陽能并聯(lián)穩(wěn)壓器。它更復(fù)雜,但它的作品更好,因?yàn)樗臏囟妊a(bǔ)償。

我已經(jīng)加入溫度補(bǔ)償?shù)幕竟夥至鞣€(wěn)壓器。需要溫度補(bǔ)償當(dāng)電池組被存儲(chǔ)在溫度不加以控制,如外部和PV板附近,在炎熱或寒冷的天氣位置。

根據(jù)制造商,充電電壓是通過測(cè)量電池的溫度進(jìn)行調(diào)整。具體的值主要依賴于電池的內(nèi)阻。這個(gè)阻力基本上依賴于電池的化學(xué)活性。這種化學(xué)物質(zhì)的活性是依賴于溫度。

施工方法也可以影響內(nèi)部電阻隨溫度的變化。

溫度 
大多數(shù)鉛酸電池有地方之間的溫度系數(shù):
- 0.0025 V /(°C *單元)的最小溫度系數(shù)
- 0.0036 V /(℃·細(xì)胞)被推薦由比爾·杜貝如果沒有其他信息是已知的。
- .0040 V /(℃·細(xì)胞)被推薦由休·皮戈特。
- 0.0050 V /(℃·細(xì)胞)的最大溫度系數(shù)。

13.8伏鉛酸電池電壓與溫度的關(guān)系

°C°FLM50輸出- 0.0050 V /(°C *電池)- .0040 V /(°C *電池)- .0025 V /(°C *電池)
50°C122°F0.900V12.34V12.75V13.07V
25°C77°F0.750V13.80V13.80V13.80V
0°C32°F0.500V16.23V15.55V15.02V
-20°C-4°F0.300V18.17V16.95V15.99V
-40°C-40°F。0.100V20.12V18.34V16.96V

太陽能充電和分流控制器
溫度補(bǔ)償并聯(lián)充電控制器

我現(xiàn)在有電路的工作。該LM2902緩沖器運(yùn)算放大器是必需的,因?yàn)長(zhǎng)M50具有高阻抗輸出。這個(gè)輸出是不設(shè)計(jì)用于驅(qū)動(dòng)甚至是非常低的功率供電負(fù)荷。

該LM50是新一代的SOT-23的部分由美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體。它讀取的溫度從-40°C至125°C。該傳感器的有趣的特點(diǎn)是,它輸出為10mV /°C引用到-50°C。

VOUT =(為10mV /°C *溫度°C)+500 mV為L(zhǎng)M50
溫度°C 溫度°F VOUT
125°C 257°F。 1750mV
100°C 212°F。 1500mV
75°C 167°F 至1250mV
50°C 122°F 1000mV的
25°C 77°F 在750mV
0°C 32°F 500mV的
-20°C -4°F 300mV的
-40°C -40°F。 100mV的
-50°C -58°F 0mV信號(hào)

我登上LM50的PC板一點(diǎn)點(diǎn)芯片上焊接3線到它。這允許傳感器采樣的電池溫度。絕緣的LM50從我涂用汽車“氧傳感器安全”RTV墊片從PERMATEX水泥可能造成的損壞。

當(dāng)需要的.47 uF電容LM50是遠(yuǎn)程的電線安裝。如果這是沒有必要的LM50是安裝在靠近運(yùn)算放大器在PC板上。

兩個(gè)罐是非常棘手的調(diào)整,因?yàn)樗鼈儽舜讼嗷プ饔谩TO(shè)置它們的最好方法是替代LM50與分壓器鍋。它也是有益的來代替電阻的電池。

該LM50可以很容易地代替一個(gè)外部電壓為L(zhǎng)M50溫度輸出電壓。正義的力量所需的電壓到輸出引腳LM50連接到運(yùn)算放大器。該LM50具有高阻抗電阻分壓器的輸出。也不會(huì)發(fā)生損壞,如果電壓保持和V之間1VDC- CC + 0.6 VDC,+5.7 VDC在這種情況下。當(dāng)然,兩個(gè)校準(zhǔn)電壓將0.3 VDC和0.9 VDC。

臨時(shí)測(cè)試電路用于校準(zhǔn)。

 

太陽能充電和分流控制器

調(diào)整程序花盆? 7和R 8。
1。 確定哪個(gè)溫度系數(shù)您從制造商的文獻(xiàn)需要。
2。 引進(jìn)0.300V,相當(dāng)于-20℃,調(diào)整R 8為正確的輸出電壓。
3。 引進(jìn)0.900V,相當(dāng)于至+50°C,并調(diào)整R 7為正確的輸出電壓。
4。 直到?jīng)]有更多的變化是需要的是R重復(fù)步驟2和3 7或R 8。

我調(diào)整了不同的溫度系數(shù),當(dāng)我因?yàn)?盆之間的斷絕交往的不完全滿意的電路。我認(rèn)為,一鍋煮應(yīng)該被用來校準(zhǔn)傳感器和其他與他們之間沒有相互作用設(shè)定的溫度系數(shù)。我會(huì)考慮在將來的變化?,F(xiàn)在,它的工作原理,就不要修理它。

眼下電路是可以接受的,并從-40°C工作至+50°C。我在溫箱進(jìn)行了測(cè)試。該電路跟蹤相當(dāng)好溫度。

如果你想最可能的精度則必須校準(zhǔn)LM50。這是通過測(cè)量的電壓輸出進(jìn)行LM50在兩個(gè)溫度。計(jì)算溫度系數(shù)傳感器,并將其引入的標(biāo)準(zhǔn)方程。

V 溫度 =(為10mV /°C *溫度°C)+500 mV的

使用這種新的方程來獲得真正的輸出電壓為-20℃和50℃,并用它們?cè)赗中7和R 8的調(diào)整過程。


欠壓保護(hù)。

損壞電池或負(fù)載設(shè)備可以,如果蓄電池電荷向下運(yùn)行到多會(huì)發(fā)生。

這可能發(fā)生在許多應(yīng)用程序,如以下:
1。 簽署照明。 電池可能沒電的夜晚照明要求,并可能耗盡。
2。 遠(yuǎn)程儀器儀表。 電池可以充電下如果天氣已經(jīng)不允許足夠的太陽能積累。在這種情況下,關(guān)鍵的測(cè)量設(shè)備可以保持運(yùn)行,而不必要的設(shè)備被關(guān)閉。在我的情況下,皮特兄弟Ultimeter 2000氣象顯示屏將保持打開,而建伍79302米收發(fā)器被關(guān)閉。天氣監(jiān)測(cè)繼續(xù)記錄數(shù)據(jù)。
3。 抽水。 在抽水應(yīng)用中,有時(shí)希望使泵運(yùn)行在連續(xù)基礎(chǔ)上,即使是在夜間。的蓄電池提供夜間權(quán)力運(yùn)行的泵。但是,如果充電變得低于50%,電池的壽命受到影響。欠壓切斷保護(hù)可以解決這個(gè)問題。
4。 國(guó)內(nèi)電力。 電池可能會(huì)因過度使用殆盡。在這種情況下,關(guān)鍵的設(shè)備,如計(jì)算機(jī),爐或冰箱,可保持運(yùn)行的同時(shí)unnessassary設(shè)備被關(guān)閉。
5。 敏感的設(shè)備。 有些設(shè)備必須關(guān)閉時(shí),電池電壓低。我的建伍79302米收發(fā)器不耐受低壓很好。

太陽能充電和分流控制器
欠壓保護(hù)電路

 低電壓保護(hù)電路的工作原理。

這欠壓保護(hù)電路是基于對(duì)Zetex的 ZM33064欠壓復(fù)位電路的計(jì)算機(jī)。

電壓監(jiān)視器是一個(gè)集成電路中,在其正常的使用是用來重置微處理器3管腳封裝。IN引腳通常會(huì)被連接到一個(gè)5V邏輯總線。

當(dāng)5V總線電壓低于4.6V集電極開路輸出引腳拉低至地。

在我的電路使用這個(gè)輸出進(jìn)行切換的NPN晶體管邏輯,T的基本3,從而操作一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的柵極驅(qū)動(dòng)電平P溝道功率MOSFET,T的柵極2。

功率晶體管,T 2,被接通時(shí),電池電壓高于設(shè)定點(diǎn)時(shí)和關(guān)閉時(shí)低于設(shè)定點(diǎn)。

當(dāng)電壓高于4.6V的輸出晶體管導(dǎo)通,負(fù)載從電池給定的功率,直到電壓低于4.6V。的Zetex的 ZM33064具有大約20mV的滯后而被降解到100mV的電路。這有助于防止功率MOSFET從進(jìn)入線性模式和晶體管耗散功率。這個(gè)滯后量可 ??能不足以用于許多應(yīng)用。

一個(gè)額外的滯后電阻,R ?,也可加入以增加滯后,以更高的電壓。這可以用來防止受保護(hù)的負(fù)載循環(huán)。所需的滯后的量依賴于電池的內(nèi)部電阻。當(dāng)負(fù)載被除去,由于低電壓時(shí),電池電壓升高。如果滯后是不夠大的受保護(hù)的負(fù)載將被再次打開。并循環(huán)下去。

我不能給你預(yù)測(cè)什么這個(gè)電阻應(yīng)該是一個(gè)公式。我只能建議你嘗試的值,直到獲得滿意。

兩個(gè)電阻,R 1和R 2,是用于將在電池電壓下降到4.6V范圍的電壓監(jiān)視器。滯后電阻,R ?,影響此計(jì)算。

計(jì)算R值2的欠壓保護(hù)電路。

V ? = 10.8V所需的截止電壓。
V 米 = 4.6V的閾值電壓ZM33064。
[R 1 =2.00KΩs低電阻分壓器。
? ? =20.0KΩs較低的電阻分壓器。
我米 =180μA靜態(tài)電流ZM33064。
? 2 =(V ? - V 米)/((V 米 /(R 1 -1 + R ? -1)-1)+ I 米)
? 2 =(6.2V)/((4.6V /(1.8181KΩs)+180μA)
? 2 =(6.2V)/((2.53毫安)+180μA)
? 2 =(6.2V)/(2.71毫安)
? 2 =2.29KΩs 
? 2 =2.26KΩs最近1%價(jià)值。
瓦,R 2 =(V ? - V 米)2 / R 2 
瓦,R 2 =(6.2V)2 /2.26KΩs計(jì)算功率R中2 
瓦,R 2 = 0.017瓦使用1/4瓦的電阻。
 

我現(xiàn)在有面包登上這條賽道,它工作正常。我做了一些改動(dòng)電路之前出版。這些都是輕微的價(jià)值調(diào)整。我還刪除了調(diào)整鍋。接下來,我會(huì)做一個(gè)PC板,其中包括溫度補(bǔ)償并聯(lián)穩(wěn)壓器。

我已經(jīng)表明,在原理圖上,兩路輸出:
1。 繞行。 這個(gè)輸出是關(guān)鍵設(shè)備。它本質(zhì)上是繞過保護(hù)電路。
2。 受保護(hù)的。 這個(gè)輸出是可以被關(guān)閉,當(dāng)達(dá)到低電池電壓的設(shè)備。

我已經(jīng)添加了兩個(gè)可選的跳線:
J1 使能輸出。 使控制輸出的正常運(yùn)行。
J2 禁用輸出。 強(qiáng)制控制輸出OFF。
無 輸出ON。 J1刪除強(qiáng)制控制輸出ON,如果J2不到位。J2,禁止輸出,具有優(yōu)先權(quán)。

-------------------------

我希望所有這些設(shè)計(jì)都將滿足您的需求。很顯然,我無法知道你的要求的具體細(xì)節(jié)。請(qǐng)使用普通電路設(shè)計(jì)分析,以確定在散熱器或可選的加熱器的電阻值和功率的適當(dāng)?shù)拇笮 ?/p>

上漿的功率MOSFET,用于更高功率的應(yīng)用程序時(shí)使用良好的判斷力。我試圖使用的組件,將與更高的電流的MOSFET。一個(gè)警告是利用邏輯電平與傳統(tǒng)的柵極驅(qū)動(dòng)晶體管。

常規(guī)的柵極驅(qū)動(dòng)晶體管需要大于10伏,有的甚至更高,被施加到柵極被完全打開。邏輯電平的柵極驅(qū)動(dòng)晶體管可以由這個(gè)高的柵極電壓而損壞。邏輯電平柵極驅(qū)動(dòng)晶體管將全面上施加5伏。

功率MOSFET的特性:
柵極驅(qū)動(dòng)。 邏輯電平柵極驅(qū)動(dòng)功率MOSFET 傳統(tǒng)的柵極驅(qū)動(dòng)功率MOSFET
大于5伏。 全額定電流,低驅(qū)動(dòng)電壓。 該晶體管可以在通常是非常具有破壞性的線性區(qū)域進(jìn)行操作。
大于10伏特。 的柵極可以與擊穿電壓大于10伏。 全額定電流。

 

導(dǎo)流器。

下面是A型并聯(lián)穩(wěn)壓器,稱為分流控制器。它可以用來轉(zhuǎn)儲(chǔ)不必要的充電電源到負(fù)載分流,一旦電池充滿。

太陽能充電和分流控制器
引水充放電控制器

 電路如何工作。

分流控制器的工作原理類似的并聯(lián)穩(wěn)壓器。在分流穩(wěn)壓源充電電流分流到地,當(dāng)電池充滿。在導(dǎo)流器時(shí),電池電壓是滿的導(dǎo)流負(fù)載被激活。

分流控制器沒有充電二極管和確實(shí)有分流負(fù)載。

此分流控制器是基于一個(gè)對(duì)Zetex的 ZM33064欠壓復(fù)位電路的計(jì)算機(jī)。

電壓監(jiān)視器是一個(gè)集成電路在3管腳封裝,在其正常的使用是用來復(fù)位微處理器。IN引腳通常會(huì)被連接到一個(gè)5V邏輯總線。

當(dāng)5V總線電壓低于4.6V集電極開路輸出引腳拉低至地。

在我的電路我用這個(gè)輸出切換的邏輯電平功率MOSFET的柵極。

當(dāng)電壓為4.6V波紋管的晶體管被關(guān)斷和分流負(fù)載被移除以允許電源對(duì)電池直到劃分電壓高于4.6V。該Zetex的 ZM33064有大約20mV的是降低到100mV的電路12V滯后。(我還沒有建成的其中之一,但我希望滯后是為400mV一個(gè)48V電池)。這有助于防止電源MOSFET從進(jìn)入線性模式和晶體管耗散功率。當(dāng)調(diào)節(jié)晶體管將開關(guān)打開和關(guān)閉的速度依賴于電池和電源可從光伏電池板的能力。

兩個(gè)電阻,R 1和R 2,是用于將在電池電壓下降到4.6V范圍的電壓監(jiān)視器。

不要吝嗇功率MOSFET。你可能會(huì)問,為什么要使用能夠通過30安培設(shè)計(jì)中只有5安培的電路的晶體管。答案是在散熱器的成本和復(fù)雜性。這種晶體管只有.044偏振角Ωs導(dǎo)通電阻的。為5 Amps此功耗為:
5A 2。* .044Ω= 1.1Watts
晶體管將得到溫暖,但不能過分和不帶散熱片。

當(dāng)然,如果完全30安培是通過晶體管則:
30A 2。* .044Ω= 40Watts
這是顯著的,需要進(jìn)行熱sinked這個(gè)熱量。

在這個(gè)例子中,總導(dǎo)流載荷為:
。55.2V * 30A = 1656Watts
的分流功率可以增加或者使用較大的晶體管,并聯(lián)多個(gè)晶體管,或者并聯(lián)多個(gè)分支機(jī)構(gòu)控制器。

額外的分流器可以以稍微不同的電壓設(shè)置他們上演。

計(jì)算R的值2的導(dǎo)流器。

V ? = 55.2V期望引水電壓。
V 米 = 4.6V的閾值電壓ZM33064。
[R 1 =2.00KΩs低電阻分壓器。
? D =1KΩs分頻器鍋
我米 =180μA靜態(tài)電流ZM33064。
? 2 =(V ? - V 米)/((V 米 /(R 1 + R e / 2))+ I 米) - (R D / 2)
? 2 =(50.6V)/(4.6V /(2.00KΩs+ .5KΩs)+180μA) - (0.5KΩs)
? 2 =(50.6V)/(1.84毫安+180μA) - (0.5KΩs)
? 2 =(50.6V)/(2.02毫安) - (0.5KΩs)
? 2 =25.05KΩs - (.5KΩs)
? 2 =24.55KΩs 
? 2 =24.3KΩs最近1%價(jià)值。
瓦,R 2 = R 2 *((V 米 /(R 1 + R e / 2))+ I 米)2 
瓦,R 2 =24.3KΩs*2.02毫安2計(jì)算R中的功率2 
瓦,R 2 = 0.099瓦使用一個(gè)1/4瓦電阻。

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