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太阳能电池充电器电路

1. 引言​

在之前的帖子中，我们已经看到了使用LM311和SCR的9V电池充电器电路图。在本帖中，让我们看看使用太阳能电池板为铅酸电池充电的电路。

太阳能对我们来说并不陌生。随着不可再生能源的减少，太阳能的使用量增加。这种太阳能不仅在地球上使用，还在空间站中使用，那里没有电力供应。

这是一个简单的电路，用于通过太阳能电池板为12V、1.3Ah的可充电铅酸电池充电。该太阳能充电器具有电流和电压调节功能，并且还有过压切断功能。该电路也可以用于以恒定电压充电任何电池，因为输出电压是可调的。

2. 充电电路规格​

  • 太阳能电池板额定功率 — 5W/17V
  • 输出电压 — 可调（5V — 14V）
  • 最大输出电流 — 0.29安培
  • 降压电压 — 2 — 2.75V
  • 电压调节：±100毫伏

3. 太阳能电池充电器电路原理​

太阳能电池充电器的工作原理是基于充电控制电路将产生恒定电压。充电电流通过二极管D1传递到LM317电压调节器。通过调节LM317电压调节器的调节引脚，可以调节输出电压和电流。使用相同的电流为电池充电。

4. 太阳能电池充电器电路图​

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5. 电路元件​

  • 太阳能电池板 — 17V
  • LM317电压调节器
  • 直流电池
  • 二极管 — 1N4007
  • 电容 — 0.1μF
  • 肖特基二极管 — 3A、50V
  • 电阻 — 220、680欧姆
  • 电位器 — 2K
  • 连接导线

6. 太阳能电池充电器电路设计​

6.1 电路必须具有可调电压调节器​

因此选择可调电压调节器LM317。在这里，LM317可以产生从1.25到37伏的最大电压和最大1.5安培的电流。

可调电压调节器有典型的2V — 2.5V的电压降。因此选择的太阳能电池板的电压要高于负载。在这里我选择17V/5W的太阳能电池板。

这里使用的铅酸电池规格为12V/1.3Ah。为了给这个电池充电，需要以下条件。

使用肖特基二极管来保护LM317和电池板免受电池在不充电时产生的反向电压。这里可以使用任何3A的二极管。

6.2 为12V电池充电​

6.2.1 输出电压​

  • 将输出电压设置为14.5伏（此电压在电池上标明为循环使用）。

6.2.2 充电电流​

  • 充电电流 = 太阳能电池板功率/太阳能电池板电压 = 5/17 = 0.29A。
  • 这里LM317可以提供高达1.5A的电流。因此，如果您的应用需要更多电流，则建议使用高功率的太阳能电池板（但如果电池需要的初始电流小于0.39安培，则可以使用此电路。此初始电流也在电池上标明）。
  • 如果电池需要的初始电流超过1.5A，则不建议使用LM317。

6.2.3 充电时间​

  • 充电时间 = 1.3Ah/0.29A = 4.44小时。

6.2.4 功率损耗​

  • 这里太阳能电池板有5瓦特。
  • 进入电池的功率 = 14.5×0.29 = 4瓦特。
  • 因此，有1瓦特的功率进入调节器。

在充电电池之前，必须考虑上述所有参数。

6.3 6V应用​

将输出电压设置为7.5 — 8伏，如电池上标明。

按照上述方法计算充电电流和功率损耗。

6.4 功率损耗​

在本项目中，由于LM317电压调节器和散热器的热阻，功率受到限制。为了使温度保持在125摄氏度以下，必须将功率限制在10瓦以内。LM317电压调节器内部有温度限制电路，如果温度过高，它会自动关闭。

当电池充电时，散热器会变热。当以最大电压完成充电时，散热器会变热。这种热量是由于在充电电池过程中不需要的多余功率产生的。

6.5 电流限制​

由于太阳能电池板提供恒定电流，因此它充当电流限制器。因此，该电路不需要任何电流限制。

6.6 太阳能充电器保护​

在该电路中，电容C1保护免受静电放电。二极管D1保护免受反向极性。电压调节器集成电路提供电压和电流调节。

6.7 太阳能充电器规格​

  • 太阳能电池板额定功率：20W（12V）或10W（6V）
  • 输出电压范围：5到14V
  • 最大功率损耗：10W（包括肖特基二极管的功率损耗）
  • 典型降压值：2到2.75V（取决于负载电流）
  • 最大电流：1.5A（内部限制为2.2A）
  • 电压调节：±100毫伏

6.8 如何操作太阳能电池充电器电路？​

  1. 按照电路图进行连接。
  2. 将太阳能电池板放置在阳光下。
  3. 现在通过调节电位器RV1设置输出电压。
  4. 使用数字万用表检查电池电压。

6.9 太阳能电池充电器电路的优点​

  • 输出电压可调
  • 电路简单且成本低廉
  • 电路使用常见元件
  • 当太阳能电池板没有阳光时，电池不会放电

6.10 太阳能电池充电器电路的应用​

  • 该电路用于使用太阳能为铅酸或镍镉电池充电。（通过阅读之前的帖子，您可以了解铅酸电池充电器电路的工作原理）。

6.11 电路的局限性​

  1. 在本项目中，电流限制为1.5A。
  2. 该电路需要高降压电压。

太阳能电池是使设备高效运行的重要工具之一。随着不可再生能源的减少，需要增加太阳能的使用。太阳能电池在实现这一目标方面发挥着关键作用。

但是，当您获得太阳能电池时，您需要有支持太阳能电池的电子设备。我的建议是购买太阳能灯套件，可以安装在家中的花园、走道和墙壁上。

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