Что такое шим контроллер в блоке питания: Что такое шим контроллер. Схема, принцип работы и управление шим контроллера

Что такое ШИМ-контроллер PWM и для чего он нужен

Любой радиолюбитель, начинающий телемастер или электрик рано или поздно столкнётся с такой штукой, как ШИМ-контроллер. За рубежом он маркируется как PWM. Поэтому сегодня я хочу остановиться на вопросе что такое ШИМ-контроллер, как он работает и для чего нужен. Даже если Вы не планируете заниматься ремонтом электронной техники, всё равно эта статья будет интересна для общего ознакомления.

Широтно-импульсный модулятор — принцип работы

Аббревиатура ШИМ расшифровывается, как широтно-импульсный модулятор. На английском это будет так — pulse-width modulation или PWM. В теле- и радио-технике ШИМ-контроллеры используются для преобразования напряжения, их можно встетить даже в качестве узлов системы управления скоростью электроприводов в бытовых приборах, меняя скорость электродвигателя. PWM-контроллер есть даже в обычных импульсных блоках питания.

Там постоянное напряжение на входе преобразуется в импульсы прямоугольной формы, которые формируются с определенной частотой и с определённой скважностью.

На выходе, с помощью управляющих сигналов, получается регулировать работу целого транзисторного модуля большой мощности. Таким образом разработчики получили блок управления напряжением регулируемого типа, который значительно меньше и удобнее старых, которые используют понижающий трансформатор, диодный мост и фильтр помех.

Главные плюсы ШИМ:

- маленькие габариты;
- отличное быстродействие;
- высокая надёжность;
- низкая стоимость.

В Интернете Вы можете встретить ШИМ-контроллер на Arduino или NE555. Это не совсем контроллер, а скорее уже генератор ШИМ-импульсов, в которых нет возможности подключения цепи обратной связи. Такие устройства подходят больше для регуляторов напряжения, чем для обеспечения стабильного питания приборов, ведь они могут использоваться только для регулирования выходных параметров, но не для их стабилизации.

Выходы ШИМ-контроллера

Стандартная схема ШИМ-контроллера, который используется в теле-, радио- и иной электронной аппаратуре, характеризуется наличием нескольких выходов.

Общий вывод (GND) — контакт подключается к общему проводу схемы питания контролера. Он соединен с аналогичным контактом схемы подачи питания модуля и контроллирует напряжение на выходе схемы, отключая ее при снижении значения ниже пороговой величины.

Вывод питания (VC) — этот вывод ШИМ-контроллера отвечает за энергоснабжение схемы и подключение питания. Как правило, вывод контроля питания и вывод питания располагаются рядом друг с другом. Не перепутайте его с выводом VCC.

Вывод контроля питания (VCC) — следит, чтобы напряжение питания микросхемы было выше определенного значения. Обычно этот контакт соединяют с VC. Если напряжение на этом выводе падает ниже заданного порогового значения для данного PWM-контроллера, то контроллер выключается. Если этого не делать, то при снижении напряжение на выходе схемы, то транзисторы начнут открываться не полностью и будут быстро нагреваться, что приведёт к поломке.

Выход контроллера OUT – это выходное управляющее напряжение, другими словами отсюда подаётся управляющий ШИМ-сигнал для силовых ключей. Тут надо отметить, что микросхемы бывают разные. Например, есть с друмя выходами — двухтактные, которые применяются для управления двухплечевыми каскадами. Да и сам выходной каскад может быть одно- и двухтактным. Тут главное не запутаться!

Вывод VREF — Опорное напряжение. Обеспечивает работу функции формирования стабильно опорного напряжения. Как правило, екомендуется соединять его с общим проводом конденсатором 1 мкФ для повышения качества и стабильности опорного напряжения.

Вывод ILIM — Ограничитель выходного тока. Это сигнал с датчика тока. Если напряжение на этом выводе превышает заданный порог (как правило, это 1 Вольт), то ШИМ-контроллер закрывает силовые ключи. Если же превышается ещё больший порог (обычно 1.5 Вольта), то PWM-контроллер сбрасывает напряжение на ножке мягкого старта и импульсы на выходе прекращаются.

Вывод ILIMREF — задаёт значение ограничения выходного тока на выводе ILIM.

Вывод SS — так называемый «мягкий старт». Напряжение на этом контакте ограничивает максимально возможную ширину импульсов. Сюда ШИМ-контроллер подает ток фиксированной силы.

Вывод RtCt – используется для подключения времязадающей RC-цепи, используемой для определения частоты ШИМ-сигнала.

Вывод RAMP – это ввод сравнения. Рабоает это так. На контакт подаётся пилообразное напряжение. Как только оно превышает значение напряжение на выходе усиления ошибки, вывод OUT появляется отключающий сигнал. Это основа ШИМ-регулирования.

Вывод CLOCK – тактовые импульсы. Используются для синхронизации между собой сразу нескольких ШИМ-контроллеров. В этом случае RC-цепь подключается только к ведущему контроллеру, RT ведомых соединяется с Vref, а CT ведомых соединяюся с общим.

Вывод INV — это инвертирующий вход компаратора. На нём построен усилитель ошибки. Чем больше напряжение на INV, тем длиннее выходные импульсы.

Вывод NONINV – это неинвертирующий вход компаратора. Его обычно подключают к общему проводу — GND.

Вывод EAOUT — выход усилителя ошибки — Error Amplifier Output. С этого вывода осуществляется частотная коррекция усилителя ошибки, путём подачи сигналов на INV через частотозависимые цепи. Дело в том, что PWM-контроллер достаточно медленно реагирует на воздействие через вход усилителя ошибки и потому схема может сгореть из-за возбуждения. Поэтому и применяется вывод EAOUT.

Как проверить ШИМ-контроллер

Есть несколько способов как сделать проверку ШИМ-контроллера. Можно, конечно это сделать без мультиметра, но зачем так мучаться, если можно воспользоваться нормальным прибором.

Прежде, чем проверять работу ШИМ-контроллера, необходимо выполнить базовую диагностику самого блока питания. Она выполняется так:

Шаг 1. Внимательно осмотреть в выключенном состоянии сам источник питания, в котором установлен PWM. В частности надо тщательно осмотреть электролитические конденсаторы на предмет вздутости.

Шаг 2. Провести проверку предохранителя и элементов входного фильтра блока питания на исправность.

Шаг 3. Провести проверку на короткое замыкание или обрыв диодов выпрями­тельного моста. Прозвонить их можно не вы­паивая из платы. При этом надо быть уверен­ным, что проверяемая цепь не шунтируется обмотками трансформатора или резистором. Если есть на это подозрение, то всё таки придётся выпаивать элементы и проверять уже по отдельности.

Шаг 4. Провести проверку исправностм выходных цепей, а именно электролитических конденсаторов низкочастотных филь­тров, выпрямительных диодов, диодных сборок и т.п.

Шаг 5. Провести проверку силовых транзисторов высокочастотного преобразователя и тран­зисторов каскада управления. При этом в обязательном порядке проверьте возвратные диоды, которые включенны параллельно электродам коллектор-эмиттер силовых транзисторов.

Проверка ШИМ-контроллера — видео инструкции:

Из чего состоит импульсный блок питания часть 3

Что вообще такое — инвертор.
Данный узел предназначен для преобразования постоянного тока в переменный. В данном случае мы имеем на входе 310 Вольт постоянного тока, которые надо подать на трансформатор. Но так как трансформаторы не хотят работать на постоянном токе, то и нужен инвертор.

Инвертор состоит из двух основных узлов.
ШИМ контроллера.

А также выходных высоковольтных транзисторов. Попутно весьма кстати попал в кадр трансформатор управления этими транзисторами.

Впрочем инвертор может выглядеть заметно проще, например у известного блока питания.

Микросхема, жменька деталей, вот и весь ШИМ контроллер.

В данном случае схемотехника блока питания, а также его мощность заметно отличаются от предыдущего варианта, потому транзистор всего один.

Еще один вариант, слева конденсаторы входного фильтра, справа трансформатор, между ними инвертор.
Так как на силовом транзисторе выделяется значительная мощность, то чаще всего он устанавливается на радиатор.

Но давайте немного отвлечемся на историю, с чего собственно все начиналось. Возможно конечно начиналось не с этого, потому точнее будет сказать, с чего начинал я.
Как вы понимаете, раньше не было ШИМ контроллеров, а иногда и обычную «кренку» купить была проблема, но прогресс не стоял на месте и радиолюбители пытались заменить большие трансформаторы на импульсные блоки питания.
На схеме показан типичный автогенератор, но были схемы и с простой логикой в качестве генератора импульсов.

Тогда схемы подобных блоков питания часто встречались в журнале Радио в контексте усилителей мощности. Но мое знакомство было на примере блока питания для Синклера. Кстати на фото один из них, который я оставил себе на память 🙂
Правда вышеприведенная схема требовала подбора транзисторов и в моем случае сильно перегревалась.

Схема с автогенератором считается самой простой, в данном примере она даже не имеет стабилизации выходного напряжения.

При всем современном разнообразии микросхем показанная выше схема также нашла себя в современном мире, в качестве «электронного трансформатора» для галогенных ламп.

Правда постепенно такие лампы заменяют на светодиоды, но все равно электронные трансформаторы довольно популярны, в основном из-за свой простоты и дешевизны.

Уже через довольно большое время подобные схемы получили второе дыхание. Известная фирма International Rectifier выпустила весьма простую микросхему для электронного балласта люминесцентных ламп. Но выяснилось, что данная микросхема отлично работает в качестве задающей для импульсного БП. К ним относятся микросхемы IR2151, IR2153 и подобные.
Вообще некоторые радиолюбители делали и стабилизированные блоки питания на базе этой микросхемы, но работает это не всегда корректно.

По сути для этой микросхемы надо только несколько мелких деталей и пара полевиков, вот и вся схема инвертора. Именно с применением этой микросхемы я делал первичный блок питания для своего лабораторного.
Кстати, именно эту микросхему я рекомендую для питания усилителей мощности, как неприхотливую и довольно надежную. А также хочу сказать, что нерегулируемые БП лучше себя ведут в плане шумов.

Так выглядит трехканальный блок питания с мощностью в 300 Ватт и ШИМ регулировкой вентилятора. Более полная информация есть в обзоре лабораторника.

Также довольно часто можно встретить и однотактные блоки питания на основе автогенератора. Особенно часто они попадались в АТХ боках в качестве дежурки.

Также они могут попасться и в очень бюджетных зарядных для телефонов. Автогенератор является самым простым типом инвертора.

Хотя бывают и исключения, например блок питания довольно дорогого фирменного кондиционера также имел в своем составе автогенератор, правда сделан довольно качественно и имеет стабилизацию напряжения.

В следующий раз мне попались импульсные блоки питания в новых тогда телевизорах. После больших и тяжелых трансформаторов это был прогресс.

Схемотехника правда была жуткая, ремонтопригодность слабая, да и габарит я не назвал маленьким. На фото блок питания мощностью 80 Ватт.
Сначала они также делались по схеме с автогенератором, но потом начали ставить микросхему, правда особо ничего это не изменило.

Вот и подошли мы к теме более современных инверторов, так как на этом этапе блоки питания вышли на тот схемотехнический уровень, который мы сейчас наблюдаем в современных блоках.
Да, поднимали частоту, расширяли диапазон работы, мощность, но суть осталась той же что и была 30 лет назад. Правда так как тогда интегральные ШИМ контроллеры были слабо развиты, то делали их в виде сборок.

Впрочем и в современных блоках питания не стесняются применять такие вот унифицированные модули, по своему это даже удобно.

Типовая блок схема распространенных моделей инверторов состоит из пяти узлов.
1. Узел контроля напряжения питания, защита от работы при пониженном и повышенном напряжении.
2. Вспомогательное питания или цепь запуска.
3. Силовой элемент и датчик тока. Этот узел может заметно отличаться в зависимости от топологии блока питания.
4. Собственно ШИМ контроллер, мозги блока питания.
5. Узел основного питания ШИМ контроллера.

Рассмотрим как происходит запуск большинства блоков питания, эта информация может помочь в поиске неисправностей.
После того как подали высокое напряжение, оно через резистор попадает в цепь питания ШИМ контроллера.

Как только напряжение достигнет порога включения ШИМ контроллер запускается, питаясь в это время от конденсатора в цепи питания.
Если ваш блок питания не подает признаков жизни, проверьте, есть ли питание на входе ШИМ контроллера, иногда эти резисторы уходят в обрыв.

Затем ШИМ контроллер проверяет, в порядке ли питающее напряжение. Эта цепь есть далеко не у всех инверторов, потому если ее нет, то можно сразу перейти к следующему шагу.

Если с питанием все отлично, то контроллер начинает выдавать управляющие импульсы силовому транзистору. попутно при этом контролируется ток в цепи этого транзистора и если он превышен, то ШИМ контроллер переходит в режим защиты.

Если все нормально, то буквально после нескольких тактов на выходе цепи основного питания появляется рабочее напряжение, которое и питает контроллер. Кстати это один из узлов отказа, если питания нет, то блок питания будет работать в старт-стоп режиме.

Если все этапы запуска прошли корректно, то дальше вступает в дело ШИМ стабилизация. В данном случае я всегда сравниваю ее с бочкой, в которую мы порциями подаем воду и сливая ее через другой кран с разным напором. Задача контроллера поддерживать всегда один и тот же уровень воды в бочке при том, что вводной кран может быть только в двух состояниях, открыто и закрыто.
Кстати, многие видели на выходе блоков питания резистор, подключенный параллельно питанию, он нужен чтобы обеспечить некую минимальную нагрузку, так как блоку питания тяжело работать при очень малой ширине импульса.

Для примера ширина импульсов при небольшой нагрузке.

Если увеличить нагрузку, то ШИМ контроллер увеличит подачу энергии в трансформатор, а через него в нагрузку.

Даже если к примеру нагрузить блок питания на полную, то ширина импульсов не будет полной.

Запас необходим для компенсации снижения входного напряжения.

Если снизить входное напряжение еще больше, то ШИМ контроллер просто выставит максимальную ширину импульса. Кстати, ШИМ контроллеры блоков питания не формируют 100% заполнение, так как всегда необходимо «мертвое» время для защиты выходных транзисторов. В это время выходные транзисторы закрыты.
Для обратноходовых однотактных блоков питания, а именно они используются в качестве блоков питания небольшой мощности, максимальное заполнение составляет 50%.

Самым первым ШИМ контроллером, с которым я познакомился, была легендарная TL494. Микросхема очень старая, но так получилось, что у разработчика дешевый и очень универсальный контроллер и даже спустя много лет и при наличии современных решений он еще весьма широко применяется в блоках питания.
Выпускается она многими фирмами и иногда под разными названиями, например аналог от Самсунга называется КА7500.

На первый взгляд его внутреннее устройство может показаться довольно сложным, но на самом деле таковым не является.

Если немного упростить картинку, то будет примерно так:
1 и 2, стабилизатор питания и источник опорного напряжения.
3. Генератор импульсов, задает частоту работы контроллера.
4. Два компаратора, один обычно используется для стабилизации тока, второй — напряжения.
5. Задатчик мертвого времени, т.е. минимальной паузы между открытым состоянием выходов.
6. Узел сложения всех сигналов.
7. Триггер, который управляет выходными ключами и задает логику работы, двухтактный или однотактный режим. В некоторых аналогах этот триггер сбоил на частотах ниже 100 Гц, чем доставлял немало сюрпризов строителям повышающих инверторов в 220 Вольт.

Микросхема выполнена в корпусе с 16 выводами. Сама по себе надежна, но иногда в блоках питания АТХ, где ее питание идет от источника дежурного напряжения, выходит из строя после его ухода в разнос, когда высыхал конденсатор по выходу 5 Вольт. Пробивало стабилизатор опорного напряжения и на выходе БП запросто могло появиться высокое напряжение. Потому при проверке прежде всего смотреть наличие 5 Вольт на выводе 14.

В блоках питания АТ, а потом в распространенных китайских БП в кожухе она питается от своего же силового трансформатора. Запуск происходит за счет резисторов в базовых цепях силовых ключей. При включении они сначала входят в автогенераторный режим, на выходе трансформатора появляется небольшое напряжение, микросхема начинает работать и перехватывает управление на себя. Потому если БП не запускается, то в первую очередь проверяем резисторы выделенные на схеме резисторы.

Вторым, не менее легендарным ШИМ контроллером является семейство однотактных UC384х.
Думаю что вы могли из встречать раньше в блоках питания и преобразователях напряжения.

Внутреннее устройство весьма похоже на TL494, но немного отличается. Для начала у микросхемы только один выход, а не два.
Кроме того компараторы привязаны к определенному напряжению, заданному внутри микросхемы, а не универсальные.
Ну и конечно ключевая особенность, микротоковый старт. пока микросхема не начнет работать, он потребляет очень маленький ток, потому запустить ее можно прямо от входного напряжения через резистор, TL494 так не умеет.
Чтобы запуск проходил корректно, у микросхемы есть пороговая схема определяющая напряжение включения и выключения микросхемы. Существует два варианта, около 9 и 15 Вольт.
Кроме того микросхема может иметь 50 и 100% рабочий цикл, первая идет в блоки питания, вторая в преобразователи напряжения.
Так получается четыре варианта исполнения этого контроллера.

Микросхема выпускается в разных корпусах, но наиболее распространен корпус с восемью выводами.

Типовая схема блока питания с этой микросхемой выглядит примерно так.

Сейчас на рынке есть много блоков питания с другими микросхемами, но если посмотреть на их схему, то вы увидите очень много общего, все те же узлы и элементы. Отличия если и есть, то они минимальны.

Инверторы блоков питания могут иметь разную топологию, и об этом я обязательно расскажу отдельно, но большинство выполнено по схемотехнике флайбек или полумост, две верхние схемы на чертеже. Собственно все описанные сегодня блоки питания работают именно так.

Но вернемся к ШИМ контроллерам. Перед этим я описывал варианты, когда ШИМ контроллер отдельно, а силовой узел отдельно. но также получили распространение и полностью интегрированные контроллеры, например серии TOP от Power integrations где практически все собрано в одном корпусе.
Не так давно мне даже попалась подделка, причем что интересно, она слева, с лазерной маркировкой, справа оригинал.

Распространение они получили благодаря простейшей схемотехнике, где в простом варианте блок питания состоит буквально из нескольких деталей.

Потом появились более продвинутые контроллеры, где можно задавать напряжение включения и отключения, а также ограничение выходной мощности. Но при желании их можно перевести в трехвыводный режим, соединив выводы как было на фото раньше.
Но в любом случае данные контроллеры гораздо умнее и имеют комплекс защит от разных проблем, например они выдерживали напряжение более 300 Вольт по входу просто блокируя свою работу.

Но секрет их популярности был также и в удобной программе расчета, которую предоставлял производитель. Она позволяла рассчитать все, вплоть до укладки обмоток трансформатора. А при обнаружении проблем в расчетах, выдавала подсказки.

Производитель предоставлял варианты применения своих микросхем в виде примеров. Был даже вариант компьютерного блока питания, но как-то не пошло.

Зато в небольших блоках питания, например мониторов, он встречаются весьма часто.

Кроме того я и сам их очень активно использую уже наверное лет 15.

Китайские производители также не отстают, выпуская свои варианты подобных микросхем.

Которые довольно успешно применяют в небольших блоках питания

Кстати, при желании можно использовать ШИМ контроллеры и без обратной связи от выходного напряжения, используя обмотку питания самого контроллера. Схема упрощается, но стабильность конечно будет немного ниже чем при правильной обратной связи.

Несколько ссылок, на полезные обзоры, которые упоминались в видео.
Неплохой модуль DC-DC ZXY6005S или лабораторный блок питания своими руками
12 Вольт 6-8 Ампер блок питания, который приятно удивил
12 Вольт 5 Ампер блок питания или как это могло быть сделано
DC-DC преобразователь, как это иногда бывает
S-180-12 180W 12V / 15A блок питания в непривычном формфакторе
36 Вольт 10 Ампер 360 Ватт или продолжаем изучать как устроены блоки питания + небольшой бонус
48 Вольт, 5 Ампер и 240 Ватт или блок питания который смог удивить
Блоки питания, маленькие и очень маленькие

Руководство покупателя — нужен ли мне контроллер заряда солнечной батареи с ШИМ или MPPT?

• Дом
• Руководства для покупателей автодомов Solar 4: расширение возможностей выбора солнечной энергии
• org/ListItem»> Выбор правильного контроллера/регулятора заряда солнечной батареи

 

Зачем нужен контроллер заряда от солнечной батареи?

 

 Контроллер заряда солнечной батареи (часто называемый регулятором) подобен обычному зарядному устройству, т. е. он регулирует ток, протекающий от солнечной панели к блоку аккумуляторов, чтобы избежать перезарядки аккумуляторов. (Если вам не нужно понимать почему, прокрутите до конца простую блок-схему). Как и в обычном качественном зарядном устройстве, в нем могут быть установлены различные типы батарей, можно выбрать напряжение поглощения, плавающее напряжение, а иногда также можно выбрать периоды времени и / или остаточный ток. Они особенно подходят для литий-железо-фосфатных батарей, так как после полной зарядки контроллер остается на установленном плавающем или удерживающем напряжении около 13,6 В (3,4 В на элемент) до конца дня.

Наиболее распространенный профиль заряда — это та же базовая последовательность, что и в качественном сетевом зарядном устройстве, т.

е. режим объемного заряда > режим абсорбции > плавающий режим. Вход в режим массовой зарядки происходит по адресу:

• восход солнца утром
• , если напряжение батареи падает ниже определенного значения в течение более чем установленного периода времени, например. 5 секунд (повторный вход)

Этот повторный вход в объемный режим хорошо работает со свинцово-кислотными батареями, так как падение напряжения хуже, чем для литиевых батарей, которые поддерживают более высокое и стабильное напряжение на протяжении большей части цикла разрядки.

 

Литиевые батареи 

Литиевые батареи (LiFePO4) не получают выгоды от повторного входа в режим работы в течение дня, поскольку внутреннее сопротивление литиевых батарей увеличивается при высоком (и низком) уровне заряда, как показано оранжевым цветом вертикальные линии на диаграмме ниже, и необходимо только время от времени балансировать ячейки, что можно сделать только вокруг напряжения поглощения. Связанная с этим причина заключается в том, чтобы избежать быстрых и значительных изменений напряжения, которые будут происходить в этих областях при включении и выключении больших нагрузок.

Литиевые батареи не имеют определенного «плавающего напряжения», поэтому «плавающее напряжение» контроллера должно быть установлено равным или чуть ниже «напряжения колена заряда» (как указано в таблице ниже) LiFePO4. профиль заряда, то есть 3,4 В на элемент или 13,6 В для 12-вольтовой батареи. Контроллер должен удерживать это напряжение до конца дня после полной зарядки аккумулятора.

 

 

Разница между PWM и MPPT солнечными контроллерами заряда

Суть различия заключается в следующем:

• При использовании ШИМ-контроллера ток отбирается от панели чуть выше напряжения батареи, тогда как
• С Контроллер заряда солнечной батареи MPPT ток вытягивается из панели при «максимальном напряжении питания» панели (представьте себе контроллер MPPT как «интеллектуальный преобразователь постоянного тока в постоянный»)

Часто можно встретить такие лозунги, как «Вы получите 20% и более сбора энергии от контроллера MPPT». Эта дополнительная на самом деле значительно варьируется, и ниже приведено сравнение, предполагающее, что панель находится на полном солнце, а контроллер находится в режиме массовой зарядки. Игнорирование перепадов напряжения и использование простой панели и простой математики в качестве примера:

 

     Максимальный ток питания панели (имп)  = 5,0 А

     Максимальное напряжение питания панели (Вмп)  = 18 В 10,8 В в полностью разряженном состоянии и 14,4 В во время абсорбционного заряда режим). При напряжении 13 В ток панели будет немного выше, чем максимальный ток, скажем, 5,2 А

С ШИМ-контроллером мощность, потребляемая панелью, составляет 5,2 А * 13 В = 67,6 Вт. Это количество энергии будет потребляться независимо от температуры панели, при условии, что напряжение панели остается выше напряжения батареи.

С контроллером MPPT мощность от панели 5,0А * 18В = 90 Вт, т.е. на 25% выше. Однако это слишком оптимистично, поскольку напряжение падает при повышении температуры; Таким образом, если температура панели повышается, скажем, на 30°C по сравнению со стандартными условиями испытаний (STC), температура составляет 25°C, а напряжение падает на 4% на каждые 10°C, т. е. всего на 12%, тогда мощность, потребляемая MPPT, будет быть 5А * 15,84В = 79,2Вт т.е. на 17,2% больше мощности, чем у ШИМ-контроллера.

Подводя итог, можно сказать, что при использовании контроллеров MPPT происходит увеличение сбора энергии, но процентное увеличение сбора значительно меняется в течение дня.

 

Различия в работе PWM и MPPT:

 

PWM:

Контроллер PWM (широтно-импульсная модуляция) можно рассматривать как (электронный) переключатель между солнечными панелями и аккумулятором:

900 21 переключатель включен, когда зарядное устройство находится в режиме массовой зарядки
• Переключатель включается и выключается по мере необходимости (широтно-импульсная модуляция), чтобы поддерживать напряжение батареи на уровне напряжения поглощения
• Выключатель выключен в конце абсорбции, когда напряжение батареи падает до напряжения холостого хода
• Переключатель снова «щелкает» ВКЛ и ВЫКЛ по мере необходимости (широтно-импульсная модуляция), чтобы поддерживать напряжение батареи на уровне плавающего напряжения

Обратите внимание, что, когда переключатель находится в положении OFF, напряжение на панели будет равно напряжению холостого хода (Voc), а когда переключатель в положении ON, напряжение на панели будет равно напряжению батареи + падение напряжения между панелью и контроллером.

Наилучшее соответствие панели для ШИМ-контроллера:

Наилучшее соответствие панели для ШИМ-контроллера — это панель с напряжением, которое чуть выше необходимого для зарядки аккумулятора и с учетом температуры, как правило, панель с Vmp (максимальное напряжение питания) около 18 В для зарядки 12-вольтовой батареи. Их часто называют панелями на 12 В, хотя их Vmp составляет около 18 В.

 

MPPT:

Контроллер MPPT можно рассматривать как «интеллектуальный преобразователь постоянного тока в постоянный», т. е. он снижает напряжение панели (следовательно, можно использовать «домашние панели») до напряжения, необходимого для зарядки аккумулятора. . Ток увеличивается в той же пропорции, в которой падает напряжение (без учета тепловых потерь в электронике), как в обычном понижающем DC-DC преобразователе.

«Умный» элемент в преобразователе постоянного тока — это контроль точки максимальной мощности панели, которая будет меняться в течение дня в зависимости от силы и угла солнца, температуры панели, затенения и состояния панели (панелей). Затем «умники» регулируют входное напряжение DC-DC преобразователя — на «инженерном языке» он обеспечивает согласованную нагрузку на панель.

Лучшее соответствие панели для контроллера MPPT:

Для согласования панели с контроллером MPPT рекомендуется проверить следующее:

1. Напряжение холостого хода панели (Voc) должно быть ниже допустимого напряжения.
2. VOC должен быть выше «пускового напряжения», чтобы контроллер «запустился»
3. Максимальный ток короткого замыкания панели (Isc) должен находиться в пределах указанного диапазона
4. Максимальная мощность массива — некоторые контроллеры допускают ее превышение, например, к Redarc Manager 30 разрешено подключать до 520 Вт

 

Выбор правильного солнечного контроллера/регулятора

ШИМ является хорошим недорогим вариантом:

• для небольших систем

• где эффективность системы не критична, например, при подзарядке.

• для солнечных панелей с максимальным напряжением питания (Vmp) до 18В для зарядки аккумулятора 12В (36В для аккумулятора 24В и т. д.).

   

Контроллер MPPT лучше всего подходит:

   

• Для более крупных систем, где дополнительные 20%* или более сбора энергии оправданы

• Когда напряжение солнечной батареи значительно выше, чем напряжение батареи, т.е. использование домашних панелей для зарядки аккумуляторов 12 В

 

* Контроллер MPPT дает более высокую отдачу по сравнению с контроллером PWM по мере увеличения напряжения панели. т.е. панель eArche мощностью 160 Вт, использующая 36 обычных монокристаллических элементов с максимальным усилителем мощности 8,4 А, обеспечит около 8,6 А при 12 В; в то время как панель мощностью 180 Вт, имеющая еще 4 элемента, будет обеспечивать ту же силу тока, но 4 дополнительных элемента увеличивают напряжение панели на 2 В. Контроллер PWM не будет собирать дополнительную энергию, но контроллер MPPT будет собирать дополнительные 11,1% (4/36) от панели 180 Вт.

 

По тому же принципу все панели, использующие элементы SunPower с более чем 32 элементами, требуют контроллера заряда MPPT, в противном случае ШИМ-контроллер будет собирать ту же энергию с панелей с 36, 40, 44 элементами, что и с панелей с 32 элементами.

 

Функции и опции солнечного контроллера заряда

 

Контроллеры Victron SmartSolar имеют встроенный Bluetooth для удаленного мониторинга вашего MPPT путем сопряжения его со смартфоном или другим устройством через приложение Victron.

 

Контроллеры Boost MPPT

 

Контроллеры заряда MPPT Genasun «Boost» позволяют заряжать аккумуляторы с более высоким напряжением, чем панель.

   

                       

         

   

Комбинированное зарядное устройство MPPT и DC-DC

Функция MPPT является естественным дополнением к функции зарядного устройства DC-DC, и существует несколько качественных брендов которые обеспечивают это более в стадии разработки.
Один блок можно использовать отдельно, так как он автоматически переключается между зарядкой от генератора и солнечной батареей. Для более крупных систем мы предпочитаем использовать отдельный контроллер MPPT для стационарных панелей, установленных на крыше, и использовать комбинированный контроллер MPPT/DC-DC с переносными панелями. В этом случае разъем Андерсона размещается снаружи дома на колесах, который затем подключается к солнечному входу блока MPPT/DC-DC.

Обратите внимание, что емкость аккумуляторной батареи должна быть достаточной, чтобы суммарный зарядный ток от одновременной зарядки от генератора переменного тока и солнечных панелей на крыше не превышал рекомендованный производителем максимальный зарядный ток.

 

 

Более дешевые варианты

Дешевые контроллеры могут быть помечены как MPPT, но тестирование показало, что некоторые из них на самом деле являются ШИМ-контроллерами.
Дешевые контроллеры могут не иметь защиты батареи от перенапряжения, что может привести к перезарядке батареи и потенциальному повреждению батареи, поэтому покупатель должен быть осторожен.

Несколько солнечных зарядных устройств

При правильном подключении можно добавить несколько солнечных зарядных устройств (любой комбинации типа и номинала) для зарядки аккумулятора . Правильная проводка означает, что каждое солнечное зарядное устройство в идеале подключается отдельно и непосредственно к клеммам аккумулятора. Этот идеальный случай означает, что каждый контроллер «видит» напряжение батареи и не зависит от тока, поступающего от других контроллеров заряда. Контроллеры явно не будут иметь одинаковых зарядных характеристик и могут иметь разные настройки, и заряжать они будут по запрограммированным характеристикам. Эта ситуация ничем не отличается от зарядки аккумулятора от сети/генератора одновременно с зарядкой от солнечной батареи. В современных контроллерах ток не будет течь обратно от батареи к контроллеру (за исключением очень небольшого тока покоя).

 

Простая блок-схема

Мне нужен контроллер заряда от солнечной батареи

Vmp солнечной панели больше, чем:
— 19В для батареи 12В
— 34В для батареи 24В
— 49В для батареи 36В
— 64В для батареи 48В

Vmp солнечной панели находится в пределах:
— 17-19В для батареи 12В
— 30-34В для батареи 24В
— 43-49В для батареи 36В
— 56-64В для батареи 48В

Vmp солнечной панели меньше:
— 13В для батареи 12В
— 26В для аккумулятора 24В
— 41В для аккумулятора 36В
— 43В для аккумулятора 48В

Добро пожаловать на наш веб-сайт. Если вы продолжаете просматривать и использовать этот веб-сайт, вы соглашаетесь соблюдать и соблюдать следующие условия использования, которые вместе с нашей политикой конфиденциальности регулируют отношения Solar 4 RVs с вами в отношении этого веб-сайта. Если вы не согласны с какой-либо частью этих условий, пожалуйста, не используйте наш веб-сайт.

Термин «Solar 4 RVs» или «нас» или «мы» относится к владельцу веб-сайта, зарегистрированный офис которого . Наш ABN — 12 126 817 318. Термин «вы» относится к пользователю или зрителю нашего веб-сайта.

Использование этого веб-сайта регулируется следующими условиями использования:

• Содержание страниц этого веб-сайта предназначено только для вашего общего ознакомления и использования. Он может быть изменен без предварительного уведомления.
• Ни мы, ни какие-либо третьи лица не дают никаких гарантий в отношении точности, своевременности, производительности, полноты или пригодности информации и материалов, найденных или предлагаемых на этом веб-сайте, для какой-либо конкретной цели. Вы признаете, что такая информация и материалы могут содержать неточности или ошибки, и мы прямо исключаем ответственность за любые такие неточности или ошибки в максимально разрешенной законом степени.
• Вы используете любую информацию или материалы на этом веб-сайте исключительно на свой страх и риск, за который мы не несем ответственности. Вы несете личную ответственность за то, чтобы любые продукты, услуги или информация, доступные на этом веб-сайте, соответствовали вашим конкретным требованиям.
• Этот веб-сайт содержит материалы, которые принадлежат нам или лицензированы для нас. Этот материал включает, помимо прочего, дизайн, компоновку, вид, внешний вид и графику. Воспроизведение запрещено, кроме как в соответствии с уведомлением об авторских правах, которое является частью этих условий.
• Все товарные знаки, воспроизведенные на этом веб-сайте, которые не являются собственностью оператора или лицензии на него, признаются на веб-сайте.
• Несанкционированное использование данного веб-сайта может привести к иску о возмещении ущерба и/или стать уголовным преступлением.
• Время от времени этот веб-сайт может также содержать ссылки на другие веб-сайты. Эти ссылки предоставлены для вашего удобства, чтобы предоставить дополнительную информацию. Они не означают, что мы поддерживаем веб-сайт(ы). Мы не несем ответственности за содержание связанных веб-сайтов.
• Использование вами этого веб-сайта и любые споры, возникающие в связи с таким использованием веб-сайта, регулируются законами Австралии.

Источник питания с широтно-импульсной модуляцией

Источник питания с широтно-импульсной модуляцией

---

---

Блок питания ШИМ Источники питания с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) представляют собой тип импульсного источника питания. Широтно-импульсная модуляция обычно используется для регулирования напряжения в импульсном источнике питания . Это необходимо, когда текущая потребность в источнике питания или в напряжении питания системы зарядки непостоянна. В стандартном импульсном блоке питания (без ШИМ) каждая первичная обмотка трансформатора приводится в действие с коэффициентом заполнения 50% (фактически чуть меньше 50%) прямоугольной формы независимо от потребляемого тока на вторичной обмотке или напряжения питания. В источнике питания с широтно-импульсной модуляцией рабочий цикл может варьироваться примерно от 1% до 50% (хотя обычно это не такой широкий диапазон). На приведенной ниже диаграмме показано, как выглядит управляющее напряжение транзистора от микросхемы управления для двух полных циклов. Обратите внимание, что указанный рабочий цикл относится к ОДНОЙ из ДВУХ половинок первичной обмотки (первичная обмотка также может рассматриваться как единая первичная обмотка с отводом от середины). В полная мощность , будет только ОЧЕНЬ небольшой период времени, в течение которого либо одна обмотка, либо другая обмотка не будут работать. Большинство микросхем управления (например, TL594, TL598, SG3525. ..) допускают небольшое «мертвое время», когда ни один из управляющих транзисторов не включен. Регламент: Вы должны помнить (со страницы трансформатора), что выходное (вторичное) напряжение может «проседать» (из-за потерь в меди и сердечнике), когда ток поступает из вторичных обмоток трансформатора. Электронное устройство, такое как усилитель, может работать должным образом только тогда, когда вторичное напряжение (напряжение шины) очень близко к заданному значению. Как вы уже знаете, потребляемый усилителем ток может составлять всего один-два ампера, когда усилитель находится в режиме ожидания (маленькая или отсутствующая выходная мощность), или может быть значительным при очень высокой выходной мощности. В стандартном импульсном источнике питания это может привести к сильным колебаниям вторичного напряжения. Как вы уже знаете, вы можете увеличить отношение (первичное к вторичному), чтобы увеличить вторичное напряжение. Хотя это предотвратило бы падение напряжения ниже определенной точки, это может (при некоторых условиях) привести к тому, что вторичное напряжение превысит безопасное рабочее напряжение некоторых электронных компонентов (транзисторов, конденсаторов. ..). Во многих электронных схемах диапазон напряжения должен оставаться в пределах окна 3-5%. В PWMPS трансформатор намотан с коэффициентом выше, чем необходимо. Но… как и в операционных усилителях, здесь есть цепь обратной связи. Используя петлю обратной связи, микросхема управления сокращает рабочий цикл настолько, насколько это необходимо для предотвращения перенапряжения. Когда потребление тока увеличивается, рабочий цикл увеличивается для поддержания надлежащего выходного напряжения. Это позволяет ему поддерживать надлежащее выходное напряжение в широком диапазоне ситуаций потребления тока. Это также позволяет источнику питания вырабатывать постоянное напряжение шины с относительно широким диапазоном входного напряжения от системы зарядки транспортного средства. Сравнение регулируемых усилителей и нерегулируемых усилителей: Усилители с высокой степенью регулирования используют импульсные источники питания с ШИМ. Нерегулируемые усилители не используют широтно-импульсную модуляцию для поддержания постоянного напряжения на шине. Это не обязательно делает один дизайн лучше другого. Обе конструкции имеют свои преимущества и недостатки. Прочтите эту страницу, если хотите узнать больше о двух разных дизайнах.

---

Вас могут заинтересовать другие мои сайты

• Все виды вещей:

  Этот сайт был запущен для страниц/информации, которые не подходили для других моих сайтов. Он включает в себя темы от резервного копирования компьютерных файлов до ремонта небольшого двигателя, программного обеспечения для трехмерной графики и базовой информации о диабете.

• Базовая макросъемка:

  Этот сайт знакомит вас с макросъемкой. Макросъёмка — это не что иное, как съёмка мелких объектов. Может потребоваться некоторое время, чтобы понять ограничения, связанные с этим типом фотографии. Без посторонней помощи людям будет сложно получить хорошие изображения. Понимание того, что возможно и что невозможно, значительно облегчает задачу. Если вам нужно сфотографировать относительно небольшие объекты (от 6 дюймов в высоту/ширину до нескольких тысячных долей дюйма), вам поможет этот сайт.0011

• Ссылки и демонстрации пневматической винтовки:

  Если вас интересуют пневматические винтовки, этот сайт познакомит вас с доступными типами винтовок и многими вещами, которые вам необходимо знать для точной стрельбы. Это также касается соревнований по полевым мишеням. Есть ссылки на некоторые из лучших сайтов и форумов, а также коллекция интерактивных демонстраций.

• Основные операции с компьютером:

  Этот сайт поможет всем, кто плохо знаком с компьютерами, а также тем, кто имеет базовые знания о компьютерах и хочет больше узнать о внутренних компонентах компьютера. Если у вас есть компьютер, который вы хотели бы обновить, но не знаете, с чего начать, этот сайт для вас.

• Базовая механика картинга:

  Этот сайт предназначен для тех, кто хочет начать участвовать в гонках на картах, но не совсем понимает, как работают различные детали.