Şekil, şarj cihazının şematik bir diyagramını göstermektedir.
Şemada gördüğümüz gibi, güneş panelinden gelen voltaj bir güç MOSFET tarafından kontrol edilir. Ancak, geleneksel bir N-kanallı MOSFET kullanmak yerine, bir IRF4905 P-kanallı MOSFET kullanılır. Bu P-kanalı FET, 0.02 Ohm RDSon ile 74 A anma akımına sahiptir.
Diyot D4 - 80SQ045 - akü voltajının gece güneş paneline girmesini önler. Bu diyot ayrıca güneş panelinin yeniden bağlanması durumunda aküye ters polarite koruması sağlar. Bu, P-kanalı MOSFET'i korur.
Zener diyot D2, 1N4747, güneş panellerindeki voltaj dalgalanmaları nedeniyle girişi hasardan korur. Direnç R12, MOSFET'in gücünü kapatmak için kapıyı yukarı çeker.
Şarj cihazı aküden akım çekmez. Güneş paneli gereken tüm gücü sağlar, bu da şarj cihazının geceleri bekleme moduna geçtiği anlamına gelir. GÜNEŞ PANELI, aküyü şarj etmeye başlamak için yeterli akım ve voltaj ürettiğinde, şarj devam edecektir.
Bekleme modunda akım miktarını azaltmak için D3 diyotu, güneş panelinden voltaj regülatörüne akım geçirir. LM78L08 sabitleyici olan U3, kontrolöre + 8V DC voltaj sağlar. Güneş panelinden enerji geldiği sürece şarj cihazı aküyü şarj eder. Gün batımında herkesin tahmin edebileceği gibi, şarj cihazı bekleme moduna geçer. Akım tüketimi 1 mA'dan az. Aşağıda farklı şarj kontrolörleri için hazır çözümleri görebilirsiniz.
Akü terminallerinden gelen voltaj, R1, R2 ve R3 dirençleriyle belirli bir seviyeye bölünür. Direnç R3, 20 kΩ düzeltici, şarj seviyesini ayarlar. R5 ve C1'den oluşan filtre, op-amp girişini güneş paneli kablolarında indüklenen potansiyel gürültüden korumaya yardımcı olur. Diyot girişi D1 op-amp girişini korur.
Şarj cihazı bir LM358 işlemsel yükselteç kullanır. Bir bölüm (U1B), bölünmüş akü voltajını voltaj karşılaştırıcı U1A'ya beslemeden önce tamponlar. Burada voltaj aküden okunur ve U4 tarafından sağlanan referans voltaj ile karşılaştırılır. U1A seviyelerindeki değişiklikleri önlemek için, herhangi bir histerezisi ortadan kaldırmak için 10 MΩ'luk bir direnç kullanılır.
Şarj edilen pilin voltajı ayar noktasının altında olduğu sürece U1A çıkışı yüksek olacaktır. Bu, Q1 ve Q2 transistörlerini açar. Q2, açıldığında DS1 LED'i yanar, ŞARJ LED'i yanar. Akü şarj olmaya başladığında terminallerindeki voltaj artar. Pil önceden belirlenmiş bir şarj seviyesine ulaşır, işlemsel yükseltici U1A'nın çıkışı azalır. Şimdi Q1 ve Q2 kapandığında, P-kanalı MOSFET kapanır ve aküye giden akımı keser. Q2 kapatıldığında, ŞARJ LED'i söner.
U1A'daki histerezis kaldırıldığı için akım durur durmaz U1A'nın çıkışı tekrar yüksek olur. Niye ya? Çünkü şarj durdurulduğunda akü terminallerindeki voltaj düşecektir. Bu şekilde bırakırsanız, belirli bir şarj seviyesinde dalgalanmalar olacaktır.
Bunun olmasını önlemek için U1A çıkışı, LM555 zamanlayıcı çipi olan U2 tarafından kontrol edilir. U1A'nın çıkışı düşük bir mantık seviyesi belirir göstermez U2'yi çalıştırır. U2 yükselir, Q3 tamamen açılır. Q1 ve Q2 artık baz akımdan yoksun oldukları için kapalı kalırlar.
R15 ve C2 için şemada gösterilen değerlerle şarj akımı tam şarja ulaştıktan sonra yaklaşık dört saniye durur. Dört saniyelik bir gecikmeden sonra, Q1 ve Q2 transistörleri U1A tarafından çalıştırılabilir. Bu, şarj LED'ini aydınlatacak ve Q4'ü tekrar açacaktır.
Pil şarj seviyesine ulaştığında işlem tekrarlanır. Pil tamamen şarj olduğunda, açılma süresi kısalır ve kapanma süresi her zaman aynı kalır - dört saniye. Aslında aküye zamanla kısalacak bir akım darbesi gönderilecek. Bu, basitçe "Darbe Süresi Modülasyonu" şarj algoritması olarak adlandırılabilir.
Darbe Süresi Modülasyonunun ek bir avantajı, güçlü bir güneş panelini daha küçük bir pile bağlarsanız şarj cihazının çıldırmayacağıdır. Şarj algoritması, kapanma süresini her zaman dört saniyede tutacak ve pilin kapasitesi için normalden daha yüksek bir akıma maruz kalmadan önce dinlenmesini sağlayacaktır.
