Este simples e aprimorado circuito de carregador de bateria solar PWM zero drop de 5V pode ser usado em conjunto com qualquer painel solar para carregar telefones celulares ou baterias de telefones celulares em vários números rapidamente, basicamente o circuito é capaz de carregar qualquer bateria, seja Li-ion ou chumbo-ácido que pode estar dentro da faixa de 5V.
Usando TL494 para o Buck Converter
O projeto é baseado em uma topologia de conversor buck SMPS usando o IC TL 494 (tornei-me um grande fã deste IC). Graças a “Instrumentos Texas” por nos fornecer este maravilhoso IC.
Você pode querer saber mais sobre este chip neste post que explica a ficha técnica completa do IC TL494
Diagrama de circuito
Sabemos que um circuito de carregador solar de 5V pode ser facilmente construído usando CIs lineares como LM 317 ou LM 338, você pode encontrar mais informações sobre isso lendo os seguintes artigos:
Circuito de carregador solar simples
Circuito de carregador controlado por corrente simples
No entanto, a maior desvantagem desses carregadores de bateria lineares é a emissão de calor pelo corpo ou pela dissipação do gabinete, o que resulta em desperdício de energia preciosa. Devido a esse problema, esses ICs são incapazes de produzir uma saída de tensão de queda zero para a carga e sempre exigem entradas pelo menos 3V 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 se consegue um funcionamento eficiente a partir do circuito proposto.
Referindo-se ao circuito do carregador de bateria solar PWM de 5V acima, o IC TL494 forma o coração de toda a aplicação.
O IC é um IC de processador PWM especializado, que é usado aqui para controlar um estágio do conversor buck, responsável por converter a alta tensão de entrada em uma saída de nível inferior preferida.
A entrada para o circuito pode estar em qualquer lugar entre 10 e 40V, o que se torna a faixa ideal para os painéis solares.
As principais características do IC incluem:
Gerando uma saída PWM precisa
Para gerar PWMs precisos, o IC inclui uma referência precisa de 5V feita usando o conceito de bandgap que o torna termicamente imune. Esta referência de 5V que é alcançada no pino 14 do IC torna-se a tensão base para todos os gatilhos cruciais envolvidos no IC e responsáveis pelo processamento PWM.
O CI 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 saída oscilante de extremidade única. 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 pode ser conectado ao pino 14, discutimos isso em nosso artigo anterior já.
As saídas do CI tem uma configuração muito útil e interessante internamente. As saídas são terminadas através de dois transistores dentro do IC. Esses transistores são dispostos com um emissor/coletor aberto nos pinos 9/10 e 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 seriam configurados 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 do IC, uma tensão negativa se torna a escolha certa e, portanto, em vez do pino 9/10, vinculamos o pino 8/11 ao estágio de saída que consiste no estágio híbrido PNP/NPN. Essas saídas fornecem corrente de afundamento suficiente para alimentar o estágio de saída e para acionar a configuração do conversor buck de alta corrente.
Controle PWM
A implementação do PWM, que se torna o aspecto crucial para o circuito, é alcançada alimentando um sinal de realimentação de amostra para o amplificador de erro interno do IC através de seu pino de entrada não inversor #1.
Esta entrada PWM pode ser vista conectada com a saída do conversor buck através do divisor de potencial R8/R9, e este loop de feedback insere os dados necessários no IC para que o IC seja capaz de gerar PWMs controlados nas saídas para mantenha a tensão de saída consistentemente em 5V.
Outras tensões de saída podem ser corrigidas simplesmente alterando os valores de R8/R9 de acordo com as necessidades da própria aplicação.
Controle atual
O IC possui dois amplificadores de erro configurados internamente para controlar o PWM em resposta a sinais de feedback externos. Um dos amplificadores de erro é usado para controlar as saídas de 5V conforme discutido acima, o segundo amplificador de erro é empregado 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 pino 16 do segundo amplificador de erro que é comparado pela referência no pino 15 definido na outra entrada do amplificador operacional.
No projeto proposto, ele é definido em 10 amperes até R1/R2, ou seja, caso a corrente de saída tenda a aumentar acima de 10 amperes, pode-se esperar que o pino 16 fique mais alto que o pino de referência 15, iniciando a contração 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 de conversor de potência padrão, usando um par de transistores Darlington híbrido NTE153/NTE331.
Este estágio híbrido Darlington 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 5V garantindo dissipação mínima e uma saída de queda zero perfeita.
A bobina ou o indutor pode ser enrolado em qualquer núcleo de ferrite usando três fios paralelos de fio de cobre super esmaltado, cada um com um diâmetro de 1 mm, o valor da indutância pode estar próximo de 140uH para o projeto proposto.
Assim, este circuito de carregador de bateria solar de 5V pode ser considerado como um circuito de carregador solar ideal e extremamente eficiente para todos os tipos de aplicações de carregamento de bateria solar.
Para tensões mais altas
Para painéis solares com tensões mais altas, como painéis solares de 60 V, o design pode ser atualizado adicionando regulador de diodo zener no pino 12 do TL494, conforme mostrado abaixo:
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FONTE
Nota: Este conteúdo foi traduzido do Inglês para português (auto)
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