Данный регулятор с низким падением напряжения используется для получения максимального тока от солнечной панели при зарядке типичной свинцово-кислотной 12-вольтовой батареи. Он обеспечивает примерно такой же ток, как если бы панель была подключена напрямую к аккумуляторной батарее.
Схема является дискретным аналогом микросхемы LM1084, которая представляет собой регулируемый 3-контактный стабилизатор с малым падением тока на 5 А. Напряжение для аккумулятора установлено на уровне 13,6 В, что указывает на почти заряженный аккумулятор.
Транзисторы VT1, VT2 образуют дифференциальную пару, где VT1 контролирует напряжение батареи, а VT2 находится под опорным напряжением, которое устанавливается белым светодиодом. Резисторы R3, R4 образуют делитель напряжения, так что вход на транзисторе VT1 будет таким же, как и на VT2, когда батарея заряжена до 13,6 В, при этом регулятор отключится, снизив ток до минимального значения, чтобы поддерживать 13,6 В на батарее. Падение напряжения на белом светодиоде составляет около 2,7 В.
Резистор R5 (330 Ом) устанавливает ток для пары транзисторов (VT1, VT2) примерно на уровне 6 мА. Так как напряжение на R5 будет постоянным (2,7 В минус падение напряжения эмиттер-база 0,6 В), то это дает нам I = U / R = (2,7-0,6) / 330 Ом = 6,4 мА.
Когда напряжение на аккумуляторе значительно ниже 13,6 В, транзистор VT1 будет выключен, и через транзистор VT2 и резистор R6 будет протекать ток 6,4 мА, создавая напряжение на резисторе R6 (750 Ом) равное U = IR = 0,0064 А * 750 Ом = 4,8 вольт.
Транзистор VT3 используется в качестве буфера для R6, а также обеспечивает подачу тока на транзисторы VT4, VT5. Падение напряжения на переходе эмиттер- база VT3 составляет примерно 0,6 В, поэтому напряжение на эмиттере будет 4,8 В минус 0,6 В = 4,2 В, а ток через резистор R8 (330 Ом) составит I = U / R = 4,2 В/ 330 Ом = 12,7 мА.
Этого достаточно для управления мощными (5 А) транзисторами VT4, VT5 при их минимальном усилении не менее 20. Резистор R9 (750 Ом) предназначен для обеспечения минимального тока, необходимого для включения VT4 (примерно 1 мА). Резистор R10 (750 Ом) служит подтяжкой для запуска схемы, когда батарея не подключена.
Примечания:
При входном напряжении (солнечной панели) 13,86 В выходное напряжение составило 13,04 В, то есть падение напряжения на регуляторе составило 0,82 В при зарядном токе 1,92 А.
Коэффициент усиления (hFE) транзистора VT5 (2N3442) составил около 45 при 2 амперах и менее 1 вольта между эмиттером и коллектором. По datasheet: hFE (min) = 20 при 3 амперах и VCE = 4 В. При необходимости можно повысить сопротивление R8 или снизить сопротивление R6, чтобы увеличить ток для транзистора VT4.
Сопротивления R1 и R2 представляют собой внутреннее сопротивление батареи и солнечной панели. Если напряжение панели (без нагрузки) равно 19 В, зарядный ток 2 А, напряжение аккумулятора 13 В, а падение напряжения 0,82 В, то внутреннее сопротивление панели (R2) будет R = U / I = 19 В — (13 В + 0,82 В) / 2 А = 2,6 Ом.
Когда аккумулятор почти полностью заряжен и ток заряда составляет, скажем, 200 мА, напряжение на панели будет около U = 19 В — IR = 19 В — (0,2 А * 2,6 Ом) = 18,48 В, а падение напряжения на транзисторе VT5 будет около 18,48 В — 13,6 В = 4,88 В. Но эти значения являются приблизительными, поскольку импеданс панели непостоянен.
О деталях:
- Транзисторы VT1, VT2: 2N3906 или почти любой маломощный PNP транзистор.
- Транзистор VT3: 2N3904 или почти любой маломощный NPN транзистор.
- Транзистор VT4: 2N2905A или аналогичный средней мощности (500 мА) PNP транзистор.
- Транзистор VT5: 2N3442, 2N3055 или другой мощный NPN транзистор.
- Белый светодиод (напряжение 2,7 В)
- Резистор R3: приблизительно 560 Ом. Подберите соответствующее сопротивление для изменения напряжения на аккумуляторе.
- Резисторы R5, R8: 330 Ом
- Резисторы R6, R9, R10: 750 Ом
- Резисторы R4, R7: 2,2 кОм
