Este circuito de cargador de batería solar PWM de caída cero simple y mejorado de 5 V se puede usar junto con cualquier panel solar para cargar teléfonos celulares o baterías de teléfonos celulares en varios números rápidamente, básicamente el circuito es capaz de cargar cualquier batería, ya sea de iones de litio o de plomo. que puede estar dentro del rango de 5V.
Usando TL494 para el convertidor Buck
El diseño se basa en una topología de convertidor reductor SMPS que utiliza el IC TL 494 (me he convertido en un gran fan de este IC). Gracias a 'Instrumentos Texas' por proporcionarnos este maravilloso CI.
Es posible que desee obtener más información sobre este chip en esta publicación que explica la hoja de datos completa de IC TL494
Diagrama de circuito
Sabemos que un circuito de cargador solar de 5V se puede construir fácilmente utilizando circuitos integrados lineales como LM 317 o LM 338, puede encontrar más información sobre esto leyendo los siguientes artículos:
Circuito cargador solar simple
Circuito de cargador controlado por corriente simple
Sin embargo, el mayor inconveniente con estos cargadores de batería lineales es la emisión de calor a través de su cuerpo o mediante la disipación de la carcasa, lo que resulta en el desperdicio de un poder precioso. Debido a este problema, estos circuitos integrados no pueden producir una salida de voltaje de caída cero para la carga y siempre requieren entradas al menos 3 V más altas que las salidas especificadas.
El circuito del cargador de 5V explicado aquí está completamente libre de todas estas molestias, aprendamos cómo se logra un funcionamiento eficiente a partir del circuito propuesto.
Refiriéndose al circuito del cargador de batería solar de 5V PWM anterior, el IC TL494 forma el corazón de toda la aplicación.
El IC es un IC de procesador PWM especializado, que se utiliza aquí para controlar una etapa de convertidor reductor, responsable de convertir el alto voltaje de entrada en una salida de nivel inferior preferida.
La entrada al circuito puede estar entre 10 y 40 V, lo que se convierte en el rango ideal para los paneles solares.
Las características clave del IC incluyen:
Generación de salida PWM precisa
Para generar PWM precisos, el IC incluye una referencia precisa de 5V hecha mediante el concepto de banda prohibida que lo hace térmicamente inmune. Esta referencia de 5V que se logra en el pin # 14 del IC se convierte en el voltaje base para todos los disparadores cruciales involucrados dentro del IC y responsable del procesamiento PWM.
El IC consta de un par de salidas que pueden configurarse para oscilar alternativamente en una configuración de tótem, o ambas a la vez como una salida oscilante de un solo extremo. La primera opción se vuelve adecuada para aplicaciones de tipo push-pull, como inversores, etc.
Sin embargo, para la presente aplicación, una salida oscilante de un solo extremo se vuelve más favorable y esto se logra conectando a tierra el pin # 13 del IC; alternativamente, para lograr una salida de empuje y tracción, el pin # 13 podría conectarse con el pin # 14, lo hemos discutido en nuestro artículo anterior ya.
Las salidas del IC tienen una configuración interna muy útil e interesante. Las salidas se terminan a través de dos transistores dentro del IC. Estos transistores están dispuestos con un emisor / colector abierto a través del pin 9/10 y los pines 8/11 respectivamente.
Para aplicaciones que requieren una salida positiva, los emisores se pueden utilizar como salidas, que están disponibles en los pines 9/10. Para tales aplicaciones, normalmente se configuraría externamente un NPN BJT o un Nmosfet para aceptar la frecuencia positiva a través del pin 9/10 del IC.
En el diseño actual, dado que se usa un PNP con las salidas IC, un voltaje de hundimiento negativo se convierte en la elección correcta y, por lo tanto, en lugar del pin 9/10, hemos vinculado el pin 8/11 con la etapa de salida que consta de la etapa híbrida PNP / NPN. Estas salidas proporcionan suficiente corriente de hundimiento para alimentar la etapa de salida y para impulsar la configuración del convertidor reductor de alta corriente.
Control PWM
La implementación de PWM, que se convierte en el aspecto crucial del circuito, se logra mediante la alimentación de una señal de retroalimentación de muestra al amplificador de error interno del IC a través de su pin de entrada n. ° 1 no inversora.
Esta entrada PWM se puede ver conectada con la salida del convertidor reductor a través del divisor de potencial R8 / R9, y este bucle de retroalimentación ingresa los datos requeridos al IC para que el IC pueda generar PWM controlados a través de las salidas para poder Mantenga el voltaje de salida constantemente en 5V.
Se puede fijar otro voltaje de salida simplemente alterando los valores de R8 / R9 según las necesidades de la propia aplicación.
Control actual
El IC tiene dos amplificadores de error configurados internamente para controlar el PWM en respuesta a señales de retroalimentación externas. Uno de los amplificadores de error se usa para controlar las salidas de 5 V como se discutió anteriormente, el segundo amplificador de error se usa para controlar la corriente de salida.
R13 forma la resistencia de detección de corriente, el potencial desarrollado a través de él se alimenta a una de las entradas pin # 16 del segundo amplificador de error que se compara con la referencia en el pin # 15 establecida en la otra entrada del opamp.
En el diseño propuesto, se establece en 10 amperios a través de R1 / R2, lo que significa que en caso de que la corriente de salida tienda a aumentar por encima de 10 amperios, se puede esperar que el pin 16 vaya más alto que el pin 15 de referencia, iniciando la contracción PWM requerida hasta que la corriente se restrinja nuevamente los niveles especificados.
Convertidor de potencia Buck
La etapa de potencia que se muestra en el diseño es una etapa de convertidor reductor de potencia estándar, que utiliza un par de transistores híbridos Darlington NTE153 / NTE331.
Esta etapa híbrida de Darlington responde a la frecuencia controlada por PWM desde el pin 8/11 del IC y opera la etapa del convertidor reductor que consta de un inductor de alta corriente y un diodo de conmutación de alta velocidad NTE6013.
La etapa anterior produce una salida precisa de 5v que garantiza una disipación mínima y una salida perfecta de caída cero.
La bobina o el inductor se puede enrollar sobre cualquier núcleo de ferrita utilizando tres hilos paralelos de alambre de cobre súper esmaltado cada uno con un diámetro de 1 mm, el valor de inductancia puede estar cerca de 140uH para el diseño propuesto.
Por lo tanto, este circuito cargador de batería solar de 5 V puede considerarse como un circuito cargador solar ideal y extremadamente eficiente para todo tipo de aplicaciones de carga de batería solar.
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