Circuito carregador de bateria solar PWM

Este circuito carregador de bateria solar PWM de 5 V de queda zero simples e aprimorado pode ser usado em conjunto com qualquer painel solar para carregar celulares ou baterias de celulares em vários números rapidamente, basicamente o circuito é capaz de carregar qualquer bateria seja de íon-lítio ou ácido de chumbo que pode estar dentro da faixa de 5V.

Usando TL494 para o conversor Buck

O projeto é baseado em uma topologia de conversor buck SMPS usando o IC TL 494 (eu me tornei um grande fã deste IC). Graças a 'Instrumentos Texas' por nos fornecer este IC maravilhoso.

Você pode querer aprender mais sobre este chip nesta postagem que explica a ficha completa de IC TL494

Diagrama de circuito

Sabemos que um circuito de carregador solar de 5 V pode ser facilmente construído usando ICs lineares, como LM 317 ou LM 338, você pode encontrar mais informações sobre isso lendo os seguintes artigos:

Circuito carregador solar simples

Circuito de carregador controlado por corrente simples

No entanto, a maior desvantagem desses carregadores lineares de bateria é a emissão de calor através de seu corpo ou através da dissipação da carcaça, o que resulta no desperdício de energia preciosa. Devido a esse problema, esses CI são incapazes de produzir uma saída de tensão de queda zero para a carga e sempre exigem entradas pelo menos 3 V mais altas do que as saídas especificadas.

O circuito do carregador de 5V explicado aqui é completamente livre de todos esses aborrecimentos, vamos aprender como um funcionamento eficiente é alcançado a partir do circuito proposto.

Referindo-se ao circuito do carregador de bateria solar 5V PWM acima, o IC TL494 forma o coração de toda a aplicação.

O IC é um processador IC especializado PWM, que é usado aqui para controlar um estágio de conversor Buck, responsável por converter a alta tensão de entrada em uma saída de nível inferior preferencial.

A entrada do circuito pode estar em qualquer lugar entre 10 e 40V, o que se torna a faixa ideal para os painéis solares.

Os principais recursos do IC incluem:

Gerando saída de PWM precisa

A fim de gerar PWMs precisos, o IC inclui uma referência 5V precisa feita usando o conceito de bandgap que o torna termicamente imune. Esta referência de 5 V que é alcançada no pino # 14 do IC torna-se a tensão de base para todos os gatilhos cruciais envolvidos dentro do IC e responsável pelo processamento PWM.

O IC consiste em um par de saídas que podem ser configuradas para oscilar alternadamente em uma configuração de totem ou ambas ao mesmo tempo como uma única saída oscilante. A primeira opção torna-se adequada para aplicações do tipo push-pull, como em inversores, etc.

No entanto, para a presente aplicação, uma saída oscilante de extremidade única torna-se mais favorável e isso é conseguido aterrando o pino # 13 do IC, alternativamente, para obter uma saída push pull, o pino # 13 poderia ser conectado ao pino # 14, discutimos isso em nosso artigo anterior já.

As saídas do CI têm uma configuração interna muito útil e interessante. As saídas são terminadas por meio de dois transistores dentro do IC. Esses transistores são dispostos com um emissor / coletor aberto no pino 9/10 e nos pinos 8/11, respectivamente.

Para aplicações que requerem uma saída positiva, os emissores podem ser usados ​​como saídas, que estão disponíveis nos pinos 9/10. Para tais aplicações, normalmente um NPN BJT ou um Nmosfet seria configurado externamente para aceitar a frequência positiva através do pino 9/10 do IC.

No projeto atual, uma vez que um PNP é usado com as saídas IC, uma tensão negativa de afundamento torna-se a escolha certa e, portanto, em vez do pino 9/10, vinculamos o pino 8/11 com o estágio de saída que consiste no estágio híbrido PNP / NPN. Essas saídas fornecem corrente de drenagem suficiente para alimentar o estágio de saída e para conduzir a configuração do conversor Buck de alta corrente.

Controle PWM

A implementação do PWM, que se torna o aspecto crucial para o circuito, é obtida alimentando um sinal de feedback de amostra para o amplificador de erro interno do IC por meio de seu pino de entrada não inversor nº 1.

Esta entrada PWM pode ser vista conectada com a saída do conversor Buck através do divisor de potencial R8 / R9, e este circuito de feedback entra com os dados necessários para o IC para que o IC seja capaz de gerar PWMs controlados através das saídas, a fim de mantenha a tensão de saída consistentemente em 5V.

Outra tensão de saída pode ser corrigida simplesmente alterando os valores de R8 / R9 de acordo com as necessidades de sua própria aplicação.

Controle Atual

O IC tem dois amplificadores de erro definidos internamente para controlar o PWM em resposta a sinais de feedback externos. Um dos amplificadores de erro é usado para controlar as saídas de 5 V conforme discutido acima, o segundo amplificador de erro é utilizado para controlar a corrente de saída.

R13 forma o resistor de detecção de corrente, o potencial desenvolvido através dele é alimentado a uma das entradas do pino nº 16 do segundo amplificador de erro, que é comparado pela referência no pino nº 15 definido na outra entrada do amp op.

No projeto proposto, ele é definido em 10 amperes por meio de R1 / R2, ou seja, caso a corrente de saída tenda a aumentar acima de 10 amperes, pode-se esperar que o pino 16 vá mais alto do que o pino de referência 15 iniciando a contração de PWM necessária até que a corrente seja restrita de volta a os níveis especificados.

Buck Power Converter

O estágio de potência mostrado no projeto é um estágio conversor de power buck padrão, usando um par de transistores Darlington híbrido NTE153 / NTE331.

Este estágio Darlington híbrido responde à frequência controlada por PWM do pino 8/11 do IC e opera o estágio do conversor Buck que consiste em um indutor de alta corrente e um diodo de comutação de alta velocidade NTE6013.

O estágio acima produz uma saída precisa de 5 V garantindo dissipação mínima e uma saída de queda zero perfeita.

A bobina ou o indutor pode ser enrolado sobre qualquer núcleo de ferrite usando três fios paralelos de fio de cobre superesmaltado, cada um com um diâmetro de 1 mm, o valor de indutância pode estar em qualquer lugar perto de 140uH para o projeto proposto.

Assim, este circuito carregador de bateria solar de 5 V pode ser considerado um circuito carregador solar ideal e extremamente eficiente para todos os tipos de aplicações de carregamento de bateria solar.