Зарядное устройство от солнечных батарей, панели становятся дешевле и, следовательно, популярнее. Их можно успешно использовать для зарядки аккумуляторов, например, на даче. Описываемое устройство представляет собой контроллер заряда, адаптированный для работы с входным напряжением, которое изменяется в очень широких пределах. Такая зарядка может пригодится на дачном участке и будет полезна для подзарядки маломощных аккумуляторов.
Описанная схема используется для зарядки свинцово-кислотных аккумуляторов (например, гелиевых) в буферном режиме, т.е. после достижения установленного напряжения зарядный ток начинает падать. В результате аккумулятор всегда находится в режиме ожидания. Напряжение питания зарядного устройства может изменяться в диапазоне 4 … 25В. Возможность использования как на ярком солнце, так и в пасмурный день значительно продлевает время зарядки. Зарядный ток сильно зависит от входного напряжения, но это решение имеет преимущества перед простым ограничением перенапряжения от солнечной панели.
Схема зарядное устройство от солнечных батарей представлена на рисунке в тексте статьи. Регулирование постоянного напряжения осуществляется преобразователем, выполненный на базе дешевой и известной микросхемы MC34063A. Схема включения типовая. Если напряжение, подаваемое на компаратор (ножка 5), слишком низкое, встроенный транзисторный ключ начинает работать с постоянным заполнением и частотой. Операция прекращается, если это напряжение превышает опорное напряжение (обычно 1,25В). Такие преобразователи, могут как увеличивать, так и уменьшать выходное напряжение.
Два конденсатора C1 и C2, соединенные параллельно, используются для уменьшения внутреннего импеданса источника питания, такого как солнечная панель. Параллельное соединение снижает паразитные параметры, такие как сопротивление и индуктивность. Резистор R1 используется для ограничения тока примерно до 0,44А. Более высокий ток может вызвать, перегрев интегральной микросхемы. Конденсатор C3 устанавливает рабочую частоту примерно 80 кГц. Дроссели L1 и L2 и емкость конденсаторов C4 — C6 выбраны таким образом, чтобы преобразователь мог работать в очень широком диапазоне напряжений.
Цель параллельного подключения конденсаторов было снижение результирующего ESR и ESL. Диод LED1 используется для проверки работы контроллера. Если работает, то переменная составляющая напряжения на катушке L2, и можно наблюдать свечение этого диода. Включается он нажатием на кнопку S1, чтобы все время бессмысленно не работать. Резистор R3 ограничивает его ток примерно до 2 мА, а диод D1 защищает светодиод от выхода из строя из-за чрезмерного напряжения.
Резистор R4 добавлен для лучшей стабильности преобразователя с низким потреблением тока и низким напряжением. Он поглощает часть энергии, которую катушка L2 передает в нагрузку. Он влияет на эффективность, но эффективное значение тока, протекающего через него, составляет всего несколько миллиампер. Конденсаторы С8 и С9 сглаживают пульсации тока, подаваемого через диод D2. Резистивный делитель R5 — R7 устанавливает выходное напряжение примерно на 13,5В, что является нормальным напряжением на клеммах батареи 12В во время буферной работы.
Это напряжение должно немного изменяться с температурой, но этот факт был опущен, чтобы не усложнять схему. Этот резистивный делитель постоянно нагружает подключенную батарею, поэтому он должен иметь максимально возможное сопротивление. Конденсатор C7 снижает пульсации напряжения, и снижает скорость реакции контура обратной связи. Без него, когда аккумулятор отключен, выходное напряжение может превышать значение, безопасное для электролитических конденсаторов.
Зарядное устройство от солнечных батарей собрано на односторонней печатной плате размером 89 мм × 27 мм, вид которой представлен на рисунке.
Правильно собранная схема сразу готова и не требует никаких пусконаладочных работ. Проверить регулировку можно подать на его вход постоянное напряжение и регулировать его в заданном диапазоне 4 … 20В и наблюдать за показаниями вольтметра, прикрепленного к выходу. Зарядный ток зависит от текущего значения входного напряжения, поскольку входной ток ограничен примерно 0,44А. Как показывают измерения, зарядный ток аккумулятора варьируется от примерно 50 мА (входное 4В) до примерно 0,6А при 20В. Можно уменьшить это значение, увеличив сопротивление R1, что может быть рекомендовано для аккумуляторов небольшой (2Ач) емкости.
Зарядное устройство адаптировано для работы с солнечной панелью с номинальным напряжением 12В. На выходе может быть напряжение до 20 … 22В при малом потреблении тока, поэтому на входе инвертора используются конденсаторы, на напряжение 25В. Чтобы воспользоваться всеми преимуществами зарядного устройства, подключите к нему модуль мощностью 10 Вт или более. При меньшей мощности аккумулятор также будет заряжаться, но медленнее.