El artículo analiza un LDO simple de baja caída o un circuito de cargador solar de caída cero sin microcontrolador que se puede modificar de muchas formas diferentes según las preferencias del usuario. El circuito no depende de un microcontrolador y puede ser construido incluso por un profano.
¿Qué es un cargador Zero Drop?
Un cargador solar de caída cero es un dispositivo que garantiza que el voltaje del panel solar llegue a la batería sin sufrir ninguna caída de voltaje, ya sea por resistencia o interferencia de semiconductores. El circuito aquí utiliza un MOSFET como interruptor para garantizar una caída mínima de voltaje del panel solar adjunto.
Además, el circuito tiene una clara ventaja sobre otras formas de diseños de cargador de caída cero, no desvía innecesariamente el panel asegurándose de que el panel pueda operar en su zona de mayor eficiencia.
Entendamos cómo se podrían lograr estas características a través de esta novedosa idea de circuito diseñada por mí.
El circuito LDO más simple
Aquí hay un ejemplo de cargador solar LDO más simple que cualquier aficionado interesado puede construir en minutos.
Estos circuitos se pueden utilizar eficazmente en lugar de costosos Schottky diodos, para obtener una transferencia de gota cero equivalente de energía solar a la carga.
Un MOSFET de canal P se utiliza como un interruptor LDO de caída cero. El diodo Zener protege el MOSFET de altos voltajes del panel solar por encima de 20 V. El 1N4148 protege el MOSFET de una conexión inversa del panel solar. Por lo tanto, este MOSFET LDO queda completamente protegido de las condiciones de polaridad inversa y también permite que la batería se cargue sin dejar caer ningún voltaje en el medio.
Para una versión de canal N, puede probar la siguiente variante.
Usando amplificadores operacionales
Si está interesado en construir un cargador de caída cero con función de corte automático, puede aplicar esto usando un amplificador operacional conectado como un comparador como se muestra a continuación. En este diseño, el pin no inversor del IC se coloca como sensor de voltaje a través de una etapa divisoria de voltaje hecha por R3 y R4.
En referencia al diagrama del circuito del cargador del regulador de voltaje de caída cero propuesto, vemos una configuración bastante sencilla que consta de un opamp y un mosfet como los principales ingredientes activos.
El pin inversor está montado como de costumbre como la entrada de referencia usando R2 y el diodo Zener.
Suponiendo que la batería que se va a cargar es una batería de 12 V, la unión entre R3 y R4 se calcula de manera que produce 14,4 V a un cierto nivel de voltaje de entrada óptimo, que puede ser el voltaje de circuito abierto del panel conectado.
Al aplicar el voltaje solar en los terminales de entrada mostrados, el mosfet se inicia con la ayuda de R1 y permite el voltaje completo a través de su cable de drenaje que finalmente llega a la unión R3 / R4.
El nivel de voltaje se detecta instantáneamente aquí y, si en caso de que sea más alto que los 14.4V establecidos, enciende la salida del opamp a un potencial alto.
Esta acción apaga instantáneamente el mosfet asegurándose de que no se permita que más voltaje alcance su drenaje.
Sin embargo, en el proceso, el voltaje ahora tiende a caer por debajo de la marca de 14.4V en la unión R3 / R4, lo que una vez más hace que la salida del opamp baje y, a su vez, encienda el mosfet.
La conmutación anterior se repite rápidamente, lo que da como resultado una constante de 14,4 V en la salida alimentada a los terminales de la batería.
El uso del mosfet asegura una salida de caída casi nula del panel solar.
D1 / C1 se introducen para mantener y mantener un suministro constante a los pines de suministro de IC.
A diferencia de los reguladores de tipo shunt, aquí el exceso de voltaje del panel solar se controla apagando el panel, lo que garantiza una carga cero del panel solar y le permite operar en sus condiciones más eficientes, como en una situación MPPT.
El circuito del cargador solar LDO sin microcontrolador se puede actualizar fácilmente agregando un corte automático y funciones de límite de sobrecorriente.
Diagrama de circuito
NOTA: POR FAVOR CONECTE EL PIN # 7 DEL IC DIRECTAMENTE CON EL TERMINAL (+) DEL PANEL SOLAR DE LO CONTRARIO EL CIRCUITO NO FUNCIONARÁ. UTILICE LM321 SI EL VOLTAJE DEL PANEL SOLAR ES SUPERIOR A 18 V.
Lista de partes
- R1, R2 = 10 K
- R3, R4 = use una calculadora de divisor de potencial en línea para fijar el voltaje de unión requerido
- D2 = 1N4148
- C1 = 10 uF / 50 V
- C2 = 0,22 uF
- Z1 = debe ser mucho más bajo que el nivel de carga de la batería seleccionada
- IC1 = 741
- Mosfet = según la batería AH y el voltaje solar.
Usando MOSFET de canal N
La baja deserción propuesta también se puede implementar de manera efectiva utilizando un MOSFET de canal N. como se indica a continuación:
NOTA: POR FAVOR CONECTE EL PIN # 4 DEL IC DIRECTAMENTE CON EL TERMINAL (-) DEL PANEL SOLAR, DE LO CONTRARIO EL CIRCUITO DEJARÁ DE FUNCIONAR. UTILICE EL LM321 EN LUGAR DEL 741 SI LA SALIDA DEL PANEL ES SUPERIOR A 18 V.
Agregar una función de control de corriente
El segundo diagrama anterior muestra cómo el diseño anterior se puede actualizar con una función de control de corriente simplemente agregando una etapa de transistor BC547 a través de la entrada inversora del opamp.
R5 puede ser cualquier resistencia de bajo valor, como 100 ohmios.
R6 determina la corriente de carga máxima permitida para la batería que se puede configurar mediante la fórmula:
R (ohmios) = 0,6 / I, donde I es la velocidad de carga óptima (amperios) de la batería conectada.
Circuito cargador de batería de caída cero solar finalizado:
Según la sugerencia de 'jrp4d', los diseños explicados anteriormente necesitaban algunas modificaciones serias para funcionar correctamente. He presentado los diseños de trabajo finalizados y corregidos para el mismo a través de los diagramas que se muestran a continuación:
Según 'jrp4d':
Hola, he estado jugando con Mosfets (circuitos de control de voltaje) y no creo que ninguno de los circuitos funcione, excepto cuando la línea de voltaje es solo unos pocos voltios más grande que el voltaje de la batería objetivo. Para cualquier cosa en la que la línea de entrada sea mucho más que la batería, el mosfet solo conducirá porque el circuito de control no puede controlarlo.
En ambos circuitos es el mismo problema, con el canal P, el amplificador operacional no puede conducir la puerta lo suficientemente alto como para apagarlo (como lo observa una publicación); simplemente pasa el voltaje de línea directamente a la batería. En la versión de canal N, el amplificador operacional no puede conducir la puerta lo suficientemente bajo porque está operando a un voltaje más alto que la línea -ve en el lado.
Ambos circuitos necesitan un dispositivo de conducción que opere a la línea completa en voltaje, controlado por el amplificador operacional
La sugerencia anterior parece válida y correcta. La forma más sencilla de rectificar el problema anterior es conectar el Pin # 7 del opamp IC con el (+) del panel solar directamente. ¡Esto resolvería instantáneamente el problema!
Alternativamente, los diseños anteriores podrían modificarse de la manera que se muestra a continuación para el mismo:
Usando NPN BJT o mosfet de canal N:
El diodo D1 se puede quitar una vez que se confirma el funcionamiento del LDO
En la figura anterior, el transistor de potencia NPN podría ser un TIP142, o un mosfet IRF540 ..... y retire D1 ya que simplemente no es necesario
Usando transistor PNP o P-mosfet
El diodo D1 se puede quitar una vez que se confirma el funcionamiento
En la figura anterior, el transistor de potencia podría ser un TIP147 o un mosfet IRF9540, el transistor asociado con R1 podría ser un transistor BC557 ...... y retire D1 ya que simplemente no es necesario.
Cómo configurar el circuito del cargador solar LDO
Es muy fácil.
- No conecte ningún suministro en el lado del mosfet.
- Reemplace la batería con una entrada de fuente de alimentación variable y ajústela al nivel de carga de la batería que se supone que debe cargarse.
- Ahora ajuste con cuidado el preset pin2 hasta que el LED simplemente se apague ... mueva el preset de un lado a otro y verifique la respuesta del LED, también debe parpadear ON / OFF correspondientemente, finalmente ajuste el preset a un punto donde el LED simplemente se apague por completo .... sellar el preset.
- Su cargador solar zero drop está listo y configurado.
Puede confirmar lo anterior aplicando un voltaje de entrada mucho más alto en el lado del mosfet, encontrará que la salida del lado de la batería produce el nivel de voltaje perfectamente regulado que usted estableció previamente.
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