Контроллер зарядки АКБ от СБ с КПД=99%

gary2007 · 21.06.2012, 16:57

Года три назад, проникнувшись проблемой зарядки всяких мобильных девайсов в местах, где недоступна розетка, сделал себе простую зарядку от солнечной батареи. Были приобретены три солнечных элемента с напряжением 6 В и мощностью около 1,5 Вт, соединил их в параллель - получился источник халявного тока мощностью примерно 4 Вт и напряжением 6,5 (под нагрузкой 5,5 В).
От него прекрасно заряжались как сотовые так и фотоаппараты, подключая эту солнечную батарею вместо штатного зарядника.
Теперь пришло время зарядки непосредственно Li-Ion АКБ (фонарик), в котором нет встроенной зарядки.

Появилась идея сделать контроллер с максимальным КПД, т.е без использования преобразователей. Суть такова, чтобы контроллер соединял АКБ непосредственно с СБ, а когда напряжение на нем достигнет 4,2 В - через стабилизатор, дабы АКБ не накрылся медным тазом от переизбытка напряжения. Ведь 80% заряда происходит до того, как АКБ наберет 4,2 В, а непредсказуемая погода требует экономичности в этих вопросах, чтобы максимально сократить время зарядки и наилучшим образом использовать солнечную батарею.

Казалось бы простая задачка, закоротить стабилизатор, а потом раскоротить, но тут я уже два дня буксую на месте.
Была собрана такая схема с компаратором LM293, на который реализована схема контроля батарейного питания, P-канальным полевиком, который коротит стабилизатор и LDO стабилизатором LD1117, настроенным на напряжение 4,2 В и все вроде работает, но не идеально.
В момент переключения при достижении 4,2 В наблюдается генерация, возбуд схемы, потом через 5-10 сек схема окончательно переключается.
Что бы такого доработать, ума не приложу?
Может кто предложит другое решение, схему, подход.
Кто решал подобную задачу поделитесь опытом.

Yurkin2007 · 21.06.2012, 17:17

Сообщение от gary2007

Что бы такого доработать, ума не приложу?

Увеличить гистерезис. R4=100ком или ещё меньше ...

nonamedov · 21.06.2012, 17:24

генерация происходит потому, что при достижении уровня напряжения порога, отключается полевой транзистор и тем самым напряжение на компараторе резко сильно понижается, так что схема в корне неверная, кроме того эти аккумуляторы надо заряжать постоянным напряжением, а ток только ограничивать, чего у Вас вообще не предусмотрено. Ну и сделать гистерезис намного больше и заблокировать резистор обратной связи конденсаторами.

Yurkin2007 · 21.06.2012, 17:50

Сообщение от nonamedov

надо заряжать постоянным напряжением, а ток только ограничивать

Опять двадцать пять! Вас же могут прочитать начинающие.
Невозможно одновременно поддерживать постоянными напряжение и ток. При напряжении батареи ‹4.2В - поддерживаем стабильный ток, напряжение растёт. При достижении 4.2В - стабильное напряжение, а ток постепенно сам уменьшается до нуля.

nonamedov · 21.06.2012, 18:28

Сообщение от Yurkin2007

Невозможно одновременно поддерживать постоянными напряжение и ток.

я думаю, это не тот случай, так заряжать Li-Ion АКБ надо ограничивать зарядный ток, чего нет на схеме, и не допускать напряжение зарядки выше нормы, притом последнее условие должно выполнятся строго, вообщем, схема абсолютно негодная для зарядки Li-Ion АКБ.

gary2007 · 21.06.2012, 22:28

Да, ограничение зарядного тока не предусмотрено. Весь ток, который даст СБ пойдет в АКБ - это примерно до 700 мА, но если заряжать батареи емкостью 1,5..2 Ач то это нормально.
К тому же если вдруг приспичит зарядить маленький 0,7 Ач можно прикрыть СБ москитной сеткой (такой девайс всегда под рукой в походе

) ток упадет раза в два.

gary2007 · 21.06.2012, 22:41

У меня сначала был еще вариант, совсем простой - аналог мощного стабилитрона, который постоянно включен параллельно СБ. До того момента пока АКБ не наберет 4,2 В он не работает, а при достижении напряжения на АКБ=4,2 В включается и начинает рассеивать на себе постепенно всю мощность СБ. При этом регулирующий транзистор прилично греется, поэтому он пока отпал, хотя плата уже была сделана.

nonamedov · 21.06.2012, 22:46

А Вы не рассматривали как вариант эту схему: http://radiokot.ru/circuit/power/charger/14/ , ну или взять основную идею этой схемы.

gary2007 · 21.06.2012, 23:05

Нет, там люди не запаривались c экономичностью, ведь рядом розетка! LM317 - падение напряжения 2.5 В, а значит будет низкий КПД ‹ 70%
У меня еще будет универсальный вариант с преобразователем степ даун ST1S10 + Charge Management Controllers типа MCP73833, это неизвестно, когда они еще приедут и если с этого моего ничего путного не получится.

Сообщение от Yurkin2007

Увеличить гистерезис. R4=100ком или ещё меньше ...

Гистерезис увеличивал, частично помогает - но не избавляет полностью, слишком "заводная" схема получилась.

letrich · 22.06.2012, 05:41

Эмм.... А если выбросить кренку, вместо компаратора операционник, завести на него обратную связь по напряжению (можно и по току тоже, хотя есть ли смысл для сб?) и пусть открывает транзистор. То есть пока не достигнет порогового напряжения транзистор будет настежь открыт, а потом перейдет в линейный режим. По сути кренку на рассыпухе сделать.
А чем преобразователи-то не устраивают? Сделать частоту не сотню килогерц, а сотню герц. Понижающую топологию без дросселя - вам же ток не надо ограничивать я так понимаю. За период ШИМ измерять среднее значение напряжения и согласно ему уже регулировать. Тогда ниего греться не будет в режиме ограничения напряжения. И не думаю что кпд в режиме заряда сильно упадет (если вообще упадет)