Circuit contrôleur pour une batterie solaire. Contrôleur solaire

Circuit contrôleur pour une batterie solaire.  Contrôleur solaire
Circuit contrôleur pour une batterie solaire. Contrôleur solaire

Un schéma d'un chargeur 12 V efficace (contrôleur solaire) est présenté, avec protection de la batterie contre la basse tension.

Caractéristiques de l'appareil

Faible consommation d'énergie en mode veille
Le circuit a été conçu pour les batteries au plomb de petite et moyenne taille et consomme un faible courant (5 mA) lorsqu'il est inactif. Cela augmente la durée de vie des batteries.

Composants facilement accessibles
L'appareil utilise des composants classiques (pas CMS), que l'on trouve facilement dans les magasins. Il n'est pas nécessaire de flasher quoi que ce soit, la seule chose dont vous aurez besoin est un voltmètre et une alimentation réglable pour configurer le circuit.

Dernière version de l'appareil
Il s'agit déjà de la troisième version de l'appareil, donc la plupart des erreurs et défauts présents dans les versions précédentes du chargeur ont été corrigés.

Réglage de la tension
L'appareil utilise un stabilisateur de tension parallèle pour garantir que la tension de la batterie ne dépasse pas la norme, généralement 13,8 Volts.


Le contrôleur déconnecte la batterie si la tension descend en dessous d'un certain point (réglable), généralement 10,5 Volts

La plupart des chargeurs solaires utilisent une diode Schottky pour se protéger contre les fuites de courant de la batterie vers le panneau solaire. Un stabilisateur de tension shunt est utilisé lorsque la batterie est complètement chargée.
L'un des problèmes de cette approche réside dans les pertes sur la diode et, par conséquent, son échauffement. Par exemple, un panneau solaire de 100 watts, 12 V fournit 8 A à la batterie, la chute de tension aux bornes de la diode Schottky sera de 0,4 V, soit la dissipation de puissance sera d'environ 3,2 watts. Premièrement, il s'agit d'une perte, et deuxièmement, la diode aura besoin d'un radiateur pour évacuer la chaleur. Le problème est qu'il ne sera pas possible de réduire la chute de tension : plusieurs diodes connectées en parallèle réduiront le courant, mais la chute de tension restera la même. Dans le circuit présenté ci-dessous, des mosfets sont utilisés à la place des diodes conventionnelles, la puissance n'est donc perdue que par la résistance active (pertes résistives).
À titre de comparaison, dans un panneau de 100 W utilisant des mosfets IRFZ48 (KP741A), la perte de puissance n'est que de 0,5 Watt (à Q2). Cela signifie moins de chaleur et plus d'énergie pour les batteries. Un autre point important est que les mosfets ont un coefficient de température positif et peuvent être connectés en parallèle pour réduire la résistance à l'état passant.

Le schéma ci-dessus utilise quelques solutions non standard.

Chargeur

Il n'y a pas de diode entre le panneau solaire et la charge, mais un mosfet Q2. La diode dans le mosfet permet au courant de circuler du panneau vers la charge. Si une tension significative apparaît sur Q2, alors le transistor Q3 s'ouvre, le condensateur C4 se charge, ce qui amène les amplificateurs opérationnels U2c et U3b à ouvrir le mosfet Q2. Maintenant, la chute de tension est calculée à l'aide de la loi d'Ohm, c'est-à-dire I*R, et c'est bien moins que s'il y avait une diode là-bas. Le condensateur C4 est périodiquement déchargé à travers la résistance R7 et Q2 se ferme. Si le courant circule depuis le panneau, la force électromotrice auto-inductive de l'inducteur L1 force immédiatement Q3 à s'ouvrir. Cela arrive très souvent (plusieurs fois par seconde). Dans le cas où le courant circule vers le panneau solaire, Q2 se ferme, mais Q3 ne s'ouvre pas, car la diode D2 limite la FEM d'auto-induction de l'inductance L1. La diode D2 peut être conçue pour un courant de 1A, mais lors des tests, il s'est avéré qu'un tel courant se produit rarement.

Le trimmer VR1 règle la tension maximale. Lorsque la tension dépasse 13,8 V, l'amplificateur opérationnel U2d ouvre le mosfet Q1 et la sortie du panneau est « court-circuitée » à la masse. De plus, l'ampli-op U3b désactive Q2, etc. le panneau est déconnecté de la charge. Ceci est nécessaire car Q1, en plus du panneau solaire, court-circuite la charge et la batterie.

Contrôle des mosfets à canal N

Pour piloter les mosfets Q2 et Q4, une tension supérieure à celle utilisée dans le circuit est nécessaire. Pour ce faire, l'ampli opérationnel U2 avec une chaîne de diodes et de condensateurs crée une tension VH accrue. Cette tension est utilisée pour alimenter U3, dont la sortie sera une tension augmentée. La combinaison de U2b et D10 assure la stabilité de la tension de sortie à 24 Volts. À cette tension, la tension à travers la grille-source du transistor sera d'au moins 10 V, donc la génération de chaleur sera faible.
En règle générale, les mosfets à canal N ont une résistance beaucoup plus faible que ceux à canal P, c'est pourquoi ils ont été utilisés dans ce circuit.

Protection contre les sous-tensions

Les Mosfet Q4, amplificateur opérationnel U3a avec câblage externe de résistances et de condensateurs, sont conçus pour la protection contre les basses tensions. Ici, Q4 est utilisé de manière non standard. La diode Mosfet assure un flux constant de courant dans la batterie. Lorsque la tension est supérieure au minimum défini, le mosfet est ouvert, ce qui permet une petite chute de tension lors du chargement de la batterie, mais plus important encore, il permet au courant de circuler de la batterie vers la charge si le panneau solaire ne peut pas fournir une puissance de sortie suffisante. Le fusible protège contre les courts-circuits côté charge.

Vous trouverez ci-dessous des photos de la disposition des éléments et des circuits imprimés.

Configuration de l'appareil

Lors d'une utilisation normale de l'appareil, le cavalier J1 ne doit pas être inséré ! La LED D11 est utilisée pour le réglage. Pour configurer l'appareil, connectez une alimentation régulée aux bornes « charge ».

Installation d'une protection contre les sous-tensions
Insérez le cavalier J1.
Dans l'alimentation, réglez la tension de sortie sur 10,5 V.
Tournez la résistance de réglage VR2 dans le sens inverse des aiguilles d'une montre jusqu'à ce que la LED D11 s'allume.
Tournez légèrement VR2 dans le sens des aiguilles d'une montre jusqu'à ce que la LED s'éteigne.
Retirez le cavalier J1.

Réglage de la tension maximale
Dans l'alimentation, réglez la tension de sortie sur 13,8 V.
Tournez la résistance de réglage VR1 dans le sens des aiguilles d'une montre jusqu'à ce que la LED D9 s'éteigne.
Tournez lentement VR1 dans le sens inverse des aiguilles d'une montre jusqu'à ce que la LED D9 s'allume.

Le contrôleur est configuré. N'oubliez pas de retirer le cavalier J1 !

Si la puissance de l'ensemble du système est faible, les mosfets peuvent être remplacés par des IRFZ34 moins chers. Et si le système est plus puissant, les mosfets peuvent être remplacés par des IRFZ48 plus puissants.

Liste des radioéléments

Désignation Taper Dénomination Quantité NoteBoutiqueMon bloc-notes
U1 CI de référence de tension

LM336-2.5

1 Vers le bloc-notes
U2 Amplificateur opérationnel

LM324

1 Vers le bloc-notes
U3 Amplificateur opérationnel

LM358

1 Vers le bloc-notes
T1, T2, T4 Transistor MOSFET

IRFZ44

3 KP723A Vers le bloc-notes
T3 Transistor bipolaire

BC327

1 KT685A Vers le bloc-notes
D1 Diode Schottky1.5KE161 Vers le bloc-notes
D2, D4 Diode Schottky

1N5819

2 KDSh2105V Vers le bloc-notes
D3, D5-D8, D10 Diode redresseur

1N4148

6 KD522A Vers le bloc-notes
J9, J11 Diode électro-luminescente 2 Vers le bloc-notes
C1, C3 1 000 µF 25 V2 Vers le bloc-notes
C2, C4-C7 Condensateur100 nF5 Vers le bloc-notes
C9 Condensateur électrolytique100 µF 35 V1 Vers le bloc-notes
C8, C10, C12 Condensateur électrolytique10 µF 25 V3 Vers le bloc-notes
C11 Condensateur1nF1 Vers le bloc-notes
R1, R9, R11, R16, R19 Résistance

10 kOhms

5 Vers le bloc-notes
R2, R10 Résistance

56 kOhms

2 Vers le bloc-notes
R3 Résistance

1 kOhm

1 Vers le bloc-notes
R4, R12 Résistance

2,2 Mohms

2 Vers le bloc-notes
R5, R8, R13-R15, R18 Résistance

100 kOhms

6 Vers le bloc-notes
R6 Résistance

4,7 kOhms

1 Vers le bloc-notes
R7 Résistance

Le contrôleur de charge solaire Conçu pour charger une batterie au plomb à partir d'un panneau solaire. Ce circuit convient aux panneaux solaires d'une puissance de 15 watts et plus et contient un indicateur lumineux du processus de fonctionnement du contrôleur.

La batterie solaire est une source continue de tension fournie à l’entrée du contrôleur et une batterie est connectée à la sortie du contrôleur. Ainsi, la batterie ne se surcharge pas et sa durée de vie est ainsi prolongée.

Description du fonctionnement du contrôleur de charge de batterie solaire

La tension du panneau solaire passe d'abord par la diode D6 (de préférence une diode Schottky), ce qui empêche la batterie de se décharger à travers le panneau lorsque le soleil ne brille pas. Après la diode D6 vient un régulateur linéaire classique basé sur LM317. La tension de sortie du régulateur est déterminée par le rapport des résistances R20 et R1.

La tension de sortie doit être d'environ 13,6...13,8 volts. La valeur exacte peut être réglée en sélectionnant la résistance R19 dont la valeur est déterminée expérimentalement. Dans ce cas particulier, sa résistance (R19) était de 390K, cette valeur peut donc être prise comme point de départ.

La diode D5 est protectrice. Après le stabilisateur LM317 se trouve un circuit d'indication lumineuse composé de trois LED (D2, D3, D4). La LED D2 s'allume indiquant que la batterie est complètement chargée (tension 13 volts).

La LED D3 sert à indiquer la tension sur le panneau solaire (15,5 volts). La dernière LED D4 indique le processus de charge de la batterie. Une valeur seuil de 50 mA est sélectionnée pour déclencher l'indication.

Pour faire fonctionner la LED D3, un comparateur est utilisé sur l'amplificateur opérationnel LM339, qui compare la tension de la sortie du panneau solaire avec la tension de référence obtenue à l'aide de la diode Zener D1. Pour économiser l'énergie de la batterie, les LED sont alimentées directement depuis le panneau solaire via un stabilisateur 78L12.

Mise en place d'un contrôleur de charge de batterie solaire

Après avoir installé les pièces et vérifié les erreurs, vous devez connecter une alimentation régulée à l'entrée (au lieu du panneau solaire) et appliquer d'abord une tension de 17...20 volts. En modifiant la résistance R19, il est nécessaire de régler la tension de sortie du stabilisateur entre 13,6 et 13,8 volts. Ensuite, la tension d'entrée de l'alimentation doit être sélectionnée à environ 13,1 volts et la résistance d'ajustement R18 doit être utilisée pour garantir que la LED D2 s'allume. Lorsque la tension d'alimentation descend en dessous de 13 volts, la LED D2 doit s'éteindre.

Ensuite, nous réglons la tension d'entrée à 15,5 volts et, en tournant le régleur R4, nous nous assurons que la LED D3 s'allume. Pour configurer l'indication de charge, vous aurez besoin d'une batterie. Connectez-le au contrôleur via un ampèremètre et réglez la tension sur l'alimentation afin que la batterie soit chargée avec un courant d'environ 50 mA. Après cela, réglez la résistance R14 pour que D4 s'allume. Lorsque le courant descend en dessous de 40 mA, la LED D4 doit s'éteindre. La consommation propre du contrôleur (de la batterie) est d'environ 9 à 10 mA, ce qui est insignifiant lors de l'utilisation d'une batterie au plomb.

http://www.pctun.czechian.net/solarko/solarko.html

L’un des composants les plus importants d’une centrale solaire domestique est le contrôleur de charge de la batterie. C'est cet appareil qui surveille le processus de charge/décharge des batteries, en maintenant leur mode de fonctionnement optimal. Il existe de nombreux schémas de contrôleur pour panneaux solaires - du plus simple, parfois fabriqué de manière artisanale, au plus complexe, utilisant des microprocesseurs. De plus, les contrôleurs de charge faits maison pour batteries solaires fonctionnent souvent mieux que les appareils industriels similaires du même type.

A quoi servent les contrôleurs de charge de batterie ?

Si la batterie est connectée directement aux bornes des panneaux solaires, elle sera chargée en continu. Finalement, une batterie déjà complètement chargée continuera à recevoir du courant, provoquant une augmentation de la tension de plusieurs volts. En conséquence, la batterie est rechargée, la température de l'électrolyte augmente et cette température atteint des valeurs telles que l'électrolyte bout et un fort dégagement de vapeurs se produit à partir des bidons de la batterie. En conséquence, une évaporation complète de l'électrolyte et un dessèchement des canettes peuvent se produire. Naturellement, cela n'ajoute pas de « santé » à la batterie et réduit considérablement sa durée de vie.

Contrôleur dans un système de charge de batterie solaire

Ainsi, afin de prévenir de tels phénomènes et d’optimiser les processus de charge/décharge, des contrôleurs sont nécessaires.

Trois principes pour concevoir des contrôleurs de charge

Selon le principe de fonctionnement, il existe trois types de contrôleurs solaires.
Le premier type, le plus simple, est un appareil réalisé selon le principe « On/Off ». Le circuit d'un tel appareil est un simple comparateur qui allume ou éteint le circuit de charge en fonction de la valeur de la tension aux bornes de la batterie. Il s’agit du type de contrôleur le plus simple et le moins cher, mais la manière dont il produit la charge est également la moins fiable. Le fait est que le contrôleur coupe le circuit de charge lorsque la limite de tension aux bornes de la batterie est atteinte. Mais en même temps, les canettes ne sont pas complètement chargées. La charge maximale atteinte ne dépasse pas 90 % de la valeur nominale. Ce manque constant de charge réduit considérablement les performances de la batterie et sa durée de vie.


Caractéristique courant-tension du module solaire

Deuxième type de contrôleurs- Ce sont des appareils construits sur le principe PWM (modulation de largeur d'impulsion). Il s'agit de dispositifs plus complexes dans lesquels, outre les composants de circuits discrets, se trouvent également des éléments microélectroniques. Les appareils basés sur PWM (anglais - PWM) chargent les batteries par étapes, en choisissant les modes de charge optimaux. Cette sélection est effectuée automatiquement et dépend du degré de décharge des batteries. Le contrôleur augmente la tension tout en diminuant le courant, garantissant ainsi que la batterie est complètement chargée. Le gros inconvénient du contrôleur PWM réside dans les pertes notables en mode de charge de la batterie - jusqu'à 40 %.


Le troisième type est celui des contrôleurs MPPT, c'est-à-dire travailler sur le principe de trouver le point de puissance maximale du module solaire. Pendant le fonctionnement, les appareils de ce type utilisent la puissance maximale disponible pour n'importe quel mode de charge. Par rapport aux autres appareils, les appareils de ce type fournissent environ 25 à 30 % d'énergie en plus pour charger les batteries que les autres appareils.


La batterie est chargée avec une tension inférieure à celle des autres types de contrôleurs, mais avec un courant plus élevé. L'efficacité des appareils MPPT atteint 90 % à 95 %.

Le contrôleur fait maison le plus simple

Lorsque vous fabriquez vous-même un contrôleur, il est nécessaire de respecter certaines conditions. Premièrement, la tension d'entrée maximale doit être égale à la tension de la batterie sans charge. Deuxièmement, le ratio doit être maintenu : 1,2P


Cet appareil est conçu pour fonctionner dans le cadre d’une centrale solaire de faible puissance. Le principe de fonctionnement du contrôleur est extrêmement simple. Lorsque la tension aux bornes de la batterie atteint la valeur spécifiée, la charge s'arrête. Par la suite, seule la charge dite de chute est produite.


Contrôleur monté sur PCB

Lorsque la tension descend en dessous du niveau réglé, l'alimentation en énergie des batteries reprend. Si, lors du fonctionnement d'une charge en l'absence de charge, la tension de la batterie est inférieure à 11 volts, le contrôleur éteindra la charge. Cela évite que les batteries ne se déchargent lorsqu'il n'y a pas de soleil.

Contrôleur analogique pour systèmes à hélium basse consommation

Les appareils analogiques sont principalement utilisés dans les systèmes à hélium à faible consommation. Dans les systèmes puissants, il est conseillé d'utiliser des dispositifs série numériques de type MPPT. Ces contrôleurs interrompent le courant de charge lorsque la batterie est complètement chargée. Le circuit de contrôleur analogique proposé utilise une connexion parallèle. Avec cette connexion, le module solaire est toujours connecté à la batterie via une diode spéciale. Lorsque la tension de la batterie atteint une valeur prédéterminée, le contrôleur, en parallèle avec le module solaire, active un circuit de résistance de charge qui absorbe l'excès d'énergie du module.

Cet appareil a été conçu et assemblé pour un système spécifique composé d'un panneau solaire de 36 cellules, avec une tension de sortie en circuit ouvert de 18 volts et un courant de court-circuit allant jusqu'à un ampère. La capacité de la batterie peut atteindre 50 ampères-heures, à une tension nominale de 12 volts. Avant d'inclure l'appareil assemblé dans la configuration de travail du système, il est nécessaire de le configurer. Pour une configuration rapide, vous devez prendre une batterie préchargée. La batterie solaire, en respectant la polarité, doit être connectée aux bornes PV selon le schéma, et la batterie – aux bornes TVA. Un voltmètre numérique doit également être connecté aux bornes de la batterie.


Maintenant, pour tirer le meilleur parti du panneau solaire, vous devez l’orienter vers le soleil. Après cela, tournez lentement la vis d'une résistance variable à vingt tours d'une valeur nominale de 100 kOhm. La vis est tournée jusqu'à ce que la LED commence à clignoter. Après le début du clignotement, la vis doit continuer à tourner lentement jusqu'à ce que le voltmètre indique la tension souhaitée aux bornes de la batterie. Ceci termine la configuration de l’appareil.

Pendant le fonctionnement du système, lorsque la tension aux bornes de la batterie atteint une valeur limite, la LED commence à émettre de courtes impulsions lumineuses à intervalles longs. Au fur et à mesure que la batterie continue de se charger, la durée des impulsions lumineuses augmente et l'intervalle entre elles, au contraire, diminue.

Bien sûr, si vous possédez certaines connaissances et compétences, vous pouvez assembler un appareil plus complexe, par exemple un MPPT, mais s'il s'agit d'acheter un équipement coûteux pour une centrale électrique domestique, il est probablement logique d'acheter un appareil industriel, qui est également couvert par la garantie du fabricant. Et n’exposez pas les batteries au risque de dommages.

À notre époque progressiste, où les technologies s'améliorent constamment et où la capacité de production augmente constamment, des matériaux et des composants dont on ne pouvait auparavant que rêver deviennent de plus en plus accessibles au simple ouvrier artisanal. Les cellules solaires photovoltaïques sont l’un de ces composants. Un nombre croissant de Kulibins locaux créent les leurs à partir de cellules photovoltaïques achetées à un prix raisonnable sur Ebay, Dealextreme ou ailleurs.

Mais comme vous le savez, l'introduction d'un nouveau dispositif technique, tel qu'une batterie solaire, provoque la création d'un dispositif de contrôle pour cet appareil utile. Si auparavant les circuits les plus simples avec des diodes de limitation ou des relais étaient utilisés pour cela, de plus en plus de dispositifs progressifs sont désormais développés. Nous vous proposons de vous familiariser avec l'un de ces appareils, les contrôleurs de charge pour batterie solaire, dont la fabrication est tout à fait réalisable même pour les débutants. L'essence du fonctionnement de tous les contrôleurs de charge (à la fois fabriqués en usine et faits maison) est la suivante : la charge de la batterie solaire est le plus souvent la batterie, qui accumule l'énergie solaire reçue, et afin de respecter toutes les batteries paramètres de charge, l'empêcher de surcharger (et prolonger ainsi la durée de vie de son service) et utiliser de l'énergie « supplémentaire ». Regardons donc le circuit du contrôleur de charge pour une batterie solaire.

Il est conçu pour charger une batterie plomb-acide (gel) scellée à 12 V à partir d’un panneau solaire de faible puissance, avec un courant de retour pouvant atteindre plusieurs ampères. La diode de protection série, qui était auparavant installée pour empêcher la décharge des batteries la nuit, est ici remplacée par un transistor à effet de champ, lui-même contrôlé par un comparateur.

Un dessin imprimé de meilleure qualité est dans les archives. Le contrôleur arrête de charger la batterie lorsque la tension atteint une limite prédéterminée et commute le panneau sur un consommateur supplémentaire (charge) pour utiliser l'excès d'énergie. Lorsque la tension de la batterie descend en dessous d'une limite prédéfinie, le contrôleur fait passer le panneau solaire de la charge à la charge de la batterie. Principales caractéristiques du dispositif :

Tension de charge Vbat=13,8 V (réglable), mesurée en présence de courant de charge ;
-La charge est éteinte lorsque Vbat est inférieure à 11V (configurable), la charge est allumée lorsque Vbat = 12,5V ;
-Compensation de température du mode de charge ;
-Le comparateur économique TLC339 peut être remplacé par le TL393 ou TL339 plus courant ;
-La chute de tension aux bornes des touches est inférieure à 20 mV lors d'une charge avec un courant de 0,5 A.

Il est préférable de configurer l'appareil pour activer/désactiver la charge en fonction des données du passeport de la batterie utilisée ; Le courant de charge n'est limité que par les capacités de la batterie solaire - le circuit du contrôleur ne l'affecte en rien. Cet appareil a été utilisé par l'auteur pendant un an. Pendant cette période, aucune plainte ou irrégularité dans le travail n'a été identifiée. Sur la photo du circuit imprimé de l'appareil, en plus du câblage directement sous le contrôleur lui-même (à droite), il y a également des emplacements pour 3 convertisseurs DC/DC pour sorties 3,6 et 9 volts.

Photo de l'appareil fini avec tous les composants, y compris les batteries, le contrôleur, les convertisseurs et une unité d'affichage et de commutation supplémentaire. Concepteur de contrôleurs - Oscar den Uijl.

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Un circuit simple mais « beau » d'un régulateur shunt pour charger des batteries à partir d'une batterie solaire est présenté. Fonctionne uniquement moyennant des frais.

Les stabilisateurs pour panneaux solaires sont très divers. Le type de stabilisateur le plus simple est un stabilisateur shunt. Il présente les avantages suivants : simplicité, faible dissipation de puissance, faible coût, haute fiabilité.

Mais en échange de ces avantages, vous devez accepter le fait que la tension sur la batterie change constamment, de haut en bas, que la batterie passe du mode de charge à plein courant à l'état sans courant de charge, et qu'une commutation constante conduit à interférence pulsée à la sortie du stabilisateur.

En fonction du but recherché, il est nécessaire de sélectionner le type de stabilisateur le plus adapté. Dans la plupart des installations solaires, j'ai utilisé des régulateurs linéaires, qui présentent les avantages d'une régulation de tension douce et de surtensions extrêmement faibles au niveau de la charge. Certes, ils présentent également des inconvénients importants : un coût plus élevé, des tailles plus grandes et une dissipation de puissance élevée. Mais lorsqu'on m'a demandé de fabriquer un stabilisateur solaire pour un yacht qui ne servait qu'un seul panneau solaire de 3,1 ampères et connecté à une batterie de 300 Ah, il valait mieux utiliser un appareil petit et simple qu'un régulateur linéaire.

J'ai donc conçu et fabriqué un tel stabilisateur. Vous pouvez également l'appliquer à des applications dans lesquelles la puissance du panneau solaire est assez faible en combinaison avec une capacité de batterie relativement importante, ou dans lesquelles un faible coût, une conception simple et une fiabilité élevée sont plus importants que la stabilité du contrôle linéaire.

Le stabilisateur a été assemblé sur une planche à pain et monté dans un boîtier en plastique scellé, lui-même monté sur une plaque de montage en aluminium. Les bornes sont en laiton. Cette conception de l’appareil est utilisée pour résister aux rigueurs de l’environnement marin et aux manipulations brutales.

Schème

Si le panneau solaire ne produit pas d’électricité, l’ensemble du circuit est éteint et ne tire absolument aucun courant de la batterie. Lorsque le soleil se lève et que le panneau commence à produire au moins 10 V, le voyant LED et deux transistors de faible puissance s'allument. L'appareil commence à fonctionner. Tant que la tension de la batterie reste inférieure à 14 V, l'ampli opérationnel (qui a une très faible consommation de courant) maintiendra le MOSFET éteint, donc rien ne se passera et le courant du panneau solaire circulera à travers la diode Schottky jusqu'à la batterie.

Lorsque la tension de la batterie atteint 14,0 V, l'amplificateur opérationnel U1 activera le transistor MOSFET. Le transistor contournera le panneau solaire (c'est totalement sans danger), la batterie cessera de recevoir du courant de charge, l'indicateur s'éteindra, les deux transistors de faible puissance se fermeront et le condensateur C2 se déchargera lentement. Après environ 3 secondes, le condensateur C2 se déchargera suffisamment pour surmonter l'hystérésis de U1, ce qui éteindra à nouveau le MOSFET. Le circuit va maintenant charger à nouveau la batterie jusqu'à ce que sa tension atteigne à nouveau le niveau de commutation.

Ainsi, le dispositif fonctionne de manière cyclique, chaque période de mise sous tension du transistor à effet de champ dure 3 secondes, et chacune des périodes de charge de la batterie dure aussi longtemps que nécessaire pour atteindre une tension de 14,0 V. La durée de cette période variera en fonction de le courant de charge de la batterie et la puissance de la charge qui y est connectée.

Le temps minimum de mise sous tension du circuit est déterminé par le temps nécessaire au condensateur C2 pour se charger avec un courant limité par le transistor Q3 à environ 40 mA. Ces impulsions peuvent être très courtes.

Conception

La conception du circuit est très simple. Tous les composants sont assez abordables et la plupart d’entre eux peuvent être facilement remplacés par d’autres composants similaires. Je ne recommanderais pas de remplacer le TLC271 ou le LM385-2.5 à moins que vous soyez sûr du remplacement. Ces deux microcircuits sont des appareils à faible consommation et leur consommation détermine directement le temps de désactivation du stabilisateur. Si vous utilisez des microcircuits ayant une consommation électrique différente, vous devez modifier la capacité du condensateur C2, sélectionner la polarisation du transistor Q3, mais même cela peut ne pas aider à configurer correctement le circuit.

Le transistor MOSFET peut être remplacé par n'importe quel autre transistor ayant une résistance sur canal suffisamment faible pour contourner efficacement le panneau solaire. La diode D2 peut également être tout ce qui peut gérer le courant maximum du panneau solaire. L'utilisation d'une diode Schottky est préférable car la chute de tension à ses bornes sera la moitié de celle d'une diode au silicium standard, et une telle diode chauffera deux fois moins. Une diode standard convient si elle est placée et montée correctement. Grâce aux composants illustrés dans le schéma, le stabilisateur peut fonctionner avec des panneaux solaires avec un courant allant jusqu'à 4 A.

Pour les panneaux plus grands, il est nécessaire de remplacer uniquement le transistor et la diode MOSFET par des plus puissants. Les autres composants du circuit resteront les mêmes. Un radiateur n'est pas nécessaire pour contrôler un panneau 4 A. Mais si vous placez le MOSFET sur un dissipateur thermique approprié, le circuit peut fonctionner avec un panneau nettement plus puissant.

La résistance R8 dans ce circuit est de 92 kOhm, ce qui est une valeur non standard. Je vous suggère d'utiliser des résistances 82k et 10k en série, c'est plus facile que d'essayer de trouver une résistance spéciale. Les résistances R8, R10 et R6 déterminent la tension de coupure, il est donc préférable qu'elles soient précises. J'ai utilisé des résistances à 5 %, mais si vous souhaitez augmenter la fiabilité de l'appareil, utilisez des résistances à 1 % ou sélectionnez la plus précise des 5 % à l'aide d'un ohmmètre numérique.

Vous pouvez également utiliser une résistance de trim et ainsi réguler la tension, mais je ne le recommanderais pas si vous souhaitez une grande fiabilité dans un environnement hostile. Les résistances ajustables échouent tout simplement dans de telles conditions.

En anglais.