Návrh malých solárních systémů zjednoduší regulátor s hysterezí

Solární napájecí systémy s baterií pracující v rozsahu od 10 W až do 100 W pro řízení nabíjení svého akumulátoru často využívají spínané měniče. Těží přitom z výhody vysoké účinnosti a snadného sledování bodu maximálního výkonu, ovšem za cenu indukčnosti, složitějšího obvodového řešení a také rušení. V aplikacích přibližně do 20 W pak můžeme využít jednodušší alternativy a to lineárního řízení. Neruší a není vůbec složité, jeho prvky však budou generovat teplo, které potřebujeme odvádět pryč. Výslednými rozměry, náklady nebo i složitějším osazováním chladiče proto do jisté míry zpochybňujeme výhody lineárního přístupu oproti spínanému regulátoru.

Chceme – li se těmto potížím vyhnout, použijeme s výhodou hysterezní regulátor zjednodušující připojování a odpojování solárního panelu s ohledem na omezení stavu nabití baterie. Možné budou obě topologie takového spínače, sériová a také „zkratovací“ (Shunt).

V případě sériové konfigurace po dosažení maximálního nabíjecího napětí článku přerušíme přívod k solárnímu panelu, abychom jej pak mohli znovu obnovit poté, co napětí na baterii klesne na svou nižší prahovou úroveň. Výhodnější zkratovací variantu pak zachycuje titulní obrázek. Klesne – li napětí na baterii pod určitou prahovou úroveň, spínač vypíná a umožňuje tak proudu ze solárního panelu nabíjet baterii. Když pak napětí na akumulátoru překročí druhý vyšší práh, dochází k aktivaci spínače, který tak svádí proud solárního panelu k zemi. Při zkratu solárního článku spínačem oddělujeme baterii diodou. Spínač jsme přitom jednoduše vyřešili MOSFETem s kanálem n, který budíme přímo z výstupu komparátoru vztaženého vůči zemi.

Kompletní regulátor nabíjení s funkcí zkratování vstupu vidíme pro 12 V olověné akumulátory na dalším obrázku. Stavět bude na 100 V monitorovacích obvodech napětí LTC2965 od společnosti Linear Technology s přívlastkem „micropower“. Podrobněji v celém článku Simplify Small Solar Systems with Hysteretic Controller, autor Mitchell Lee.

(robenek) @dps-az.cz