ゼロドロップLDOソーラー充電器回路

この記事では、ユーザーの好みに応じてさまざまな方法で変更できる、マイクロコントローラーを使用しない単純な低ドロップアウトLDOまたはゼロドロップソーラー充電器回路について説明します。回路はマイクロコントローラーに依存せず、素人でも構築できます。

ゼロドロップ充電器とは

ゼロドロップソーラー充電器は、抵抗または半導体干渉のいずれかによって電圧が低下することなく、ソーラーパネルからの電圧がバッテリーに到達することを保証するデバイスです。ここでの回路は、取り付けられたソーラーパネルからの電圧降下を最小限に抑えるためのスイッチとしてMOSFETを使用しています。

さらに、この回路には、他の形式のゼロドロップ充電器設計に比べて明確な利点があり、パネルを不必要にシャントして、パネルが最高効率ゾーンで動作できるようにします。

私が設計したこの斬新な回路のアイデアによって、これらの機能をどのように実現できるかを理解しましょう。

最も単純なLDO回路

これは、興味のある愛好家なら誰でも数分で作成できる最も簡単なLDOソーラー充電器の例です。

これらの回路は、高価なものの代わりに効果的に使用できます ショットキー 負荷への太陽エネルギーの同等のゼロドロップ転送を得るためのダイオード。

PチャネルMOSFETはゼロドロップLDOスイッチとして使用されます。ツェナーダイオードは、20 Vを超える高いソーラーパネル電圧からMOSFETを保護します。1N4148は、逆ソーラーパネル接続からMOSFETを保護します。したがって、このMOSFET LDOは逆極性状態から完全に保護され、途中で電圧を落とすことなくバッテリを充電することもできます。

Nチャネルバージョンの場合、次のバリアントを試すことができます。

オペアンプの使用

自動カットオフ機能を備えたゼロドロップ充電器を構築することに興味がある場合は、以下に示すように、コンパレータとして配線されたオペアンプを使用してこれを適用できます。この設計では、ICの非反転ピンは、R3とR4で作成された分圧器ステージを介して電圧センサーとして配置されます。

提案されているゼロドロップ電圧レギュレータ充電器の回路図を参照すると、主な有効成分としてオペアンプとMOSFETで構成されるかなり単純な構成がわかります。

反転ピンは通常どおり、R2とツェナーダイオードを使用して基準入力と同じようにリギングされます。

充電するバッテリーが12Vバッテリーであると仮定すると、R3とR4の間の接合部は、接続されたパネルの開回路電圧である可能性がある特定の最適な入力電圧レベルで14.4Vを生成するように計算されます。

示されている入力端子に太陽電圧を印加すると、MOSFETはR1の助けを借りて開始し、最終的にR3 / R4接合部に到達するドレインリードの両端の電圧全体を許可します。

ここで電圧レベルが即座に検出され、設定された14.4Vより高い場合は、オペアンプ出力を高電位に切り替えます。

このアクションにより、MOSFETが即座にオフになり、それ以上の電圧がドレインに到達しないようにします。

ただし、このプロセスでは、電圧がR3 / R4ジャンクションの両端で14.4Vマークを下回る傾向があります。これにより、オペアンプの出力がローになり、MOSFETがオンになります。

上記の切り替えは急速に繰り返され、バッテリー端子に供給される出力で一定の14.4Vになります。

MOSFETを使用すると、ソーラーパネルからのドロップ出力がほぼゼロになります。

D1 / C1は、IC電源ピンへの一定の供給を維持および維持するために導入されています。

シャントタイプのレギュレーターとは異なり、ここではソーラーパネルからの過剰電圧はパネルをオフにすることで制御されます。これにより、ソーラーパネルの負荷がゼロになり、MPPTの状況とまったく同じように最も効率的な条件で動作できるようになります。

マイクロコントローラーなしのLDOソーラー充電器回路は、自動カットオフ機能と過電流制限機能を追加することで簡単にアップグレードできます。

回路図

注：ICのピン＃7をソーラーパネルの（+）端子に直接接続してください。そうしないと、回路が機能しません。ソーラーパネルの電圧が18Vを超える場合は、LM321を使用してください。

パーツリスト

• R1、R2 = 10K
• R3、R4 =必要な接合電圧を固定するためにオンライン分圧器計算機を使用する
• D2 = 1N4148
• C1 = 10uF / 50V
• C2 = 0.22uF
• Z1 =選択したバッテリーの過充電レベルよりもはるかに低い必要があります
• IC1 = 741
• MOSFET =バッテリーのAHと太陽電圧による。

NチャネルMOSFETの使用

提案された低ドロップアウトは、NチャネルMOSFETを使用して効果的に実装することもできます。以下に示すように：

注：ICのピン＃4をソーラーパネルの（-）端子に直接接続してください。そうしないと、回路が機能しなくなります。パネル出力が18Vを超える場合は、741の代わりにLM321を使用してください。

電流制御機能の追加

上の2番目の図は、オペアンプの反転入力の両端にBC547トランジスタステージを追加するだけで、電流制御機能を使用して上記の設計をアップグレードする方法を示しています。

R5は、100オームなどの任意の低い値の抵抗にすることができます。

R6は、次の式を使用して設定できるバッテリーへの最大許容充電電流を決定します。

R（オーム）= 0.6 / I、ここでIは接続されたバッテリーの最適な充電率（アンペア）です。

完成したソーラーゼロドロップバッテリー充電器回路：

'jrp4d'の提案によると、上記で説明した設計は、正しく動作するためにいくつかの重大な変更が必要でした。以下に示す図を使用して、最終的な修正済みの作業設計を示しました。

'jrp4d'によると：

こんにちは-私はMOSFET（電圧制御回路）をいじっていますが、電圧のラインがターゲットのバッテリー電圧よりもわずか数ボルト大きい場合を除いて、どちらの回路も機能しないと思います。ライン入力がバッテリーよりはるかに多い場合は、制御回路がそれを制御できないため、MOSFETはただ導通します。

どちらの回路でも同じ問題があります。Pチャネルでは、オペアンプはゲートをオフにするのに十分な高さまで駆動できません（1つのポストで観察されます）。ライン電圧をバッテリーに直接渡します。 Nチャネルバージョンでは、オペアンプはサイドの-veラインよりも高い電圧で動作するため、ゲートを十分に低く駆動できません。

両方の回路には、オペアンプによって制御される、フルラインの電圧で動作する駆動デバイスが必要です。

上記の提案は有効で正しいように見えます。上記の問題を解決する最も簡単な方法は、オペアンプICのピン＃7をソーラーパネルの（+）に直接接続することです。これで問題はすぐに解決します。

あるいは、上記の設計を以下に示す方法で同じように変更することもできます。

NPN BJTまたはNチャネルMOSFETの使用：

LDOの動作が確認されたら、ダイオードD1を取り外すことができます。

上の図では、NPNパワートランジスタはTIP142またはIRF540 MOSFETである可能性があります.....それは単に必要ではないので、D1を取り外してください

PNPトランジスタまたはP-MOSFETを使用する

動作が確認されたら、ダイオードD1を取り外すことができます。

上の図では、パワートランジスタはTIP147またはIRF9540 MOSFETであり、R1に関連付けられたトランジスタはBC557トランジスタである可能性があります......そしてD1は単に必要ないので、取り外してください。

LDOソーラー充電器回路の設定方法

それは非常に簡単です。

1. MOSFET側に電源を接続しないでください。
2. バッテリーを可変電源入力に交換し、充電されるはずのバッテリーの充電レベルに調整します。
3. 次に、LEDがちょうどオフになるまでpin2プリセットを慎重に調整します....プリセットを前後にフリックして、LEDの応答も確認し、それに応じてオン/オフも点滅します。最後に、LeDが完全にオフになるポイントにプリセットを調整します。 ....プリセットをシールします。
4. ゼロドロップソーラー充電器の準備が整いました。

MOSFET側ではるかに高い入力電圧を印加することで上記を確認できます。バッテリー側の出力は、以前に設定した完全に調整された電圧レベルを生成します。