Что такое ШИМ контроллер и как он работает
Виктор 0
Всем привет!
В данной статье мы поговорим с вами о
шим контроллерах: что это, для чего и где применяется.ШИМ – широтно-импульсный модулятор.
Для преобразования напряжения в телевизионной аппаратуре и других электронных устройствах используются
ШИМ контроллеры. С помощью прибора удалось внедрить в производство инновационные идеи и новые технологии. Основными преимуществами ШИМ-контроллеров являются скромные габариты, отличные показатели быстродействия и высокая надежность.Наиболее востребованы
ШИМ контроллеры при изготовлении модулей питания импульсного типа. Постоянное напряжение на входе устройства преобразуется в импульсы прямоугольной формы, формируемые с определенной частотой и скважностью.
С помощью управляющих сигналов на выходе устройства удается осуществлять регулирование работы транзисторного модуля большой мощности. В результате разработчики получили блок управления напряжением регулируемого типа.
В телевизионной аппаратуре компактные ШИМ-контроллеры весьма востребованы. Кроме того, устройства используются в другой электронной аппаратуре, а также в качестве узлов системы управления скоростью электроприводов в бытовых приборах. В зависимости от параметров системы и управляющего сигнала, ШИМ-контроллеры меняют скорость движения силового агрегата. Обратная связь может быть выполнена как по значению силы тока, так и по уровню напряжения.
Типовая конструкция ШИМ-контроллера, используемого в телевизионной и другой электронной аппаратуре, характеризуется наличием нескольких выходов. Общий вывод соединен с аналогичным контактом
схемы подачи питания модуля.
Вывод контроля питания и вывод питания расположены рядом друг с другом. Первый из них отвечает за контроль напряжения на выходе схемы и отключает ее при снижении значения ниже пороговой величины. Второй вывод отвечает за энергоснабжение схемы.Напряжение на выходе снимается с соответствующего вывода. Существуют двухплечевые и одноплечевые ШИМ-контроллеры. Первые из них применяются для управления стандартными транзисторами. При необходимости их закрытия, контроллер замыкает соответствующий контакт на общий кабель. При работе с транзистором биполярного типа применяется одноплечевой каскад, так как для регулировки требуется изменение силы тока. Для отключения транзистора необходимо запретить прохождение тока. Поэтому замыкание на общий контакт не используется.
ШИМ-контроллеры, используемые в телевизионной аппаратуре, характеризуются наличием следующих возможностей:
Устройства способны вырабатывать опорное напряжение с высокой степенью точности.
Зачастую данный вывод коммутируется с общим проводом. При этом используется емкость значением 1 мФ и более, что позволяет повысить качество стабилизации выходного значения.Ограничитель тока срабатывает при значительном превышении напряжения на соответствующем выводе над пороговым. В этом случае происходит автоматическое отключение силовых ключей.
Мягкий старт используется для постепенного увеличения величины импульсов на выходе до расчетных показателей. Наличие емкости между соответствующим выводом и общим проводом приводит к ее постепенной зарядке. В результате каждый импульс становится шире вплоть до достижения требуемой величины.
Зачастую данный вывод коммутируется с общим проводом. При этом используется емкость значением 1 мФ и более, что позволяет повысить качество стабилизации выходного значения.Современные
источники питания для различной аппаратуры проектируются на основе ШИМ-контроллеров. От качества компонентов зависит срок жизни модуля. Основная цель, для которой ШИМ-контроллеры включаются в схемы источников напряжения, это обеспечение стабильной величины напряжения на выходе.
Небольшие габариты контроллеров дают им преимущество перед стандартными схемами с использованием трансформаторов.ШИМ-контроллеры, применяемые в
источниках питания, кроме стабилизации выходного напряжения, реализуют еще несколько дополнительных возможностей. Использование широтно-импульсной модуляции позволяет осуществить контроль величины сигнала. При этом имеется возможность менять протяженность импульса и скважность.ШИМ-контроллеры обладают высокими показателями КПД, что позволяет значительно расширить область их использования. Особенно это касается аппаратуры для воспроизведения звука. Кроме того, при использовании в источниках питания ШИМ-контроллеров, значительно расширяется диапазон доступных мощностей прибора.
Устройства на базе ШИМ-контроллеров являются универсальными и могут использоваться не только в телевизионной аппаратуре, но и во многих других приборах. Блоки питания различного электрооборудования реализуются на основе данных контроллеров.
Использование устройств позволяет сократить затраты на эксплуатацию оборудования и повышает его качество работы. Высокий КПД делает разработку источников на ШИМ-контроллерах перспективным и востребованным направлением деятельности.Ну, вот, первоначальную информацию мы получили, а остальное покажет практика.
Делитесь статьёй в соц.сетях, воспользовавшись кнопками внизу страницы.
Приглашаю всех на
мой канал в YouTube, который наглядно показывает примеры ремонта аппаратуры.Также вступайте в группы
«Телемастерская» в Одноклассниках и «Самоделкин» ВКонтакте.Успехов вам!
Зачем нужен солнечный ШИМ-контроллер? – Новости Kontrakty.ua
Прес-релізи
Інше
Как и в любой другой портативной электростанции, в солнечных модулях требуется подключение в цепи ШИМ-контроллера. Если, например, соединить солярный модуль с АКБ напрямую, то в последнем попросту вскипит электролит.
Таким образом, необходимо купить ШИМ-контроллер и подсоединить для управления зарядом аккумулятора с использованием мощности, которая вырабатывается солнечными батареями. Рассмотрим особенности работы устройства, различия по техническим характеристикам и параметрам, особенности выбора исходя из данных солнечных панелей и аккумуляторов.
Что такое ШИМ-контроллер и как он работает?
Различают два варианта оборудования: ШИМ-контроллеры и МРРТ-контроллеры. Последний вариант используется на промышленных электростанциях, поэтому они не рассматриваются. ШИМ-контроллеры успешно применяются в частных домах для портативных солнечных станций. В эти устройства внедрена технология широтно-импульсной модуляции на терминальной стадии заряда АКБ. Такая технология позволяет зарядить полностью аккумулятор и уберечь его от перезаряда.
Как отличаются ШИМ-контроллеры?
Различают устройства по следующим характеристикам и параметрам:
– по напряжению системы. Производятся аппараты, адаптированные для рабочего напряжения 12 В, 24 В, 48 В.
Многие контроллеры рассчитаны на работу в разных системах, во время подключения аккумулятора происходит автоматическое определение напряжения;
– по силе тока;
– по наличию дисплея;
– по наличию USB-подключений;
– по наличию дополнительного функционала.
Также по способу управления различают сенсорные и кнопочные устройства.
Как выбрать ШИМ-контроллер?
Чтобы правильно подобрать ШИМ-контроллер для подключения к автономной сети частного дома, нужно знать следующие параметры:
1. Ток заряда аккумулятора. Например, оптимальный ток свинцово-кислотных АКБ 0,1 С, то есть 10% от емкости батареи. Если превысить это значение, то может закипеть электролит в аккумуляторной батарее, соответственно снизить ресурс работы АКБ или вообще вывести из строя.
2. Входное напряжение. Для любого устройства обозначено предельное значение входного напряжения. Напряжение холостого хода солнечного модуля или же совокупность холостого хода нескольких подключенных панелей не должны превышать этот показатель.
Когда выбираете ШИМ-контроллер, важно понимать, что в яркую погоду значение холостого хода напряжения может превышать показатель, указанный в технических характеристиках.
3. Мощность солнечных батарей. Суммарная мощность солнечных панелей, подключаемых к контроллеру, должна соответствовать его техническим характеристикам, которые указываются производителем.
По этой причине выбор ШИМ-контроллера важно доверять специалисту, который имеет большой опыт подключения автономных гелиосистем в частных домах. Мы не рекомендуем заниматься самостоятельным монтажом владельцам домов, если они не имеют опыта установки.
Как работает контроллер заряда солнечной батареи? Что лучше PWM или MPPT?
Контроллер заряда от солнечной батареи необходим для эффективной и безопасной зарядки аккумуляторов. Солнечная панель, подключенная к аккумулятору напрямую, может продолжать заряжаться до тех пор, пока не произойдет внутреннее повреждение.
Не слишком полезно разбираться в электронике внутри контроллера, но важно понимать, как и почему они соединены электрически, а также иметь некоторое представление о различных типах.
Контроллер заряда солнечной батареи работает, регулируя напряжение и ток от солнечных панелей к батарее. Он определяет и контролирует напряжение батареи, уменьшая ток, когда батарея полностью заряжена. Контроллер поддерживает плавающий заряд, чтобы батарея была готова к использованию.
Видео – Как работает ШИМ-контроллер заряда солнечной батареи?
Как подключить контроллер заряда от солнечной батареи к аккумулятору
Простая схема подключения контроллера заряда от солнечной батареи
Разъемы ШИМ-контроллера заряда солнечной батареи
Напряжение на клеммах большинства аккумуляторов для автомобилей и судов составляет около 12 вольт.
Обычно используются две большие группы батарей: свинцово-кислотные в различных формах и литиевые. Для разных типов батарей требуется различных зарядных характеристики — подробнее об этом позже.
Какой бы тип батареи у вас ни был, основные соединения одинаковы.
Солнечные панели подключаются к положительным и отрицательным клеммам контроллера, выход подключается к клеммам аккумулятора, а нагрузка может быть подключена или не подключена параллельно аккумулятору. (см. выше.)
Некоторые контроллеры заряда от солнечных батарей также имеют дополнительные USB-выходы и, возможно, отдельный набор клемм для выходной нагрузки постоянного тока . Однако, как правило, это небольшая емкость, например, для фонаря.
Как заряжать различные типы аккумуляторов
Четыре основных типа аккумуляторов, широко используемых
Лучшие контроллеры заряда имеют настройки для различных типов аккумуляторов
Не так много лет назад единственным типом аккумуляторов для большинства приложений были тяжелые свинцово-кислотный тип с электродами, погруженными в жидкую кислоту.
В эпоху электромобилей произошли огромные изменения в технологиях накопления энергии – сегодня ключевое значение имеет плотность хранения емкости .
Четыре типа батареи, показанные прежде всего, имеют особые характеристики зарядки:
Тип батареи | 0070 |
Свидец | |
. – 4-х струнный |
Подробнее
К счастью для нас, современные контроллеры заряда солнечной батареи типа имеют переключатель настроек или цифровое меню .
0005
Типы контроллеров заряда от солнечных батарей и советы по подключению
Солнечные зарядные устройства относительно сложны, но не все одинаковы. Два основных типа вызовов: ШИМ (широтно-импульсная модуляция) и MPPT (отслеживание точки максимальной мощности). MPPT против ШИМ.
PWM — самый простой и дешевый тип , хотя модели с большей мощностью могут быть дорогими. Показанная модель принадлежит Victron, очень уважаемому производителю контроллеров заряда солнечных батарей.
Изображение – Контроллер заряда солнечной батареи Victron PWM
Как работает ШИМ-контроллер заряда — показано зарядное устройство Victron
Как работает ШИМ-контроллер заряда от солнечной батареи?
Напряжение солнечной панели обычно выше, чем напряжение батареи , что хорошо, если батарея нуждается в длительной подзарядке, но не так хорошо, если она почти полностью заряжена.
ШИМ-контроллер заряда солнечной батареи отслеживает напряжение батареи и решает, сколько тока он может безопасно подавать в нее.
Затем схема разбивает напряжение на импульсы одинакового напряжения. Если импульсы длинные, то среднее напряжение выше и ток заряда выше.
Чем короче импульсы, тем меньше напряжение и ток заряда.
ШИМ-контроллеры заряда аккумуляторов модулируют импульсы напряжения
Длинные импульсы в начале цикла зарядки , когда требуется больший зарядный ток для более быстрой зарядки, и более короткие к концу заряда.
Более подробное объяснение можно найти здесь.
Как работает контроллер заряда солнечной батареи MPPT?
Точка максимальной мощности солнечной панели — это напряжение, при котором они могут производить максимальную зарядную мощность для батарей.
Контроллер сравнивает напряжение батареи с напряжением солнечной панели и преобразует напряжение панели в значение, которое максимизирует ток в батарее.
Таким образом, повышение напряжения ограничивает зарядный ток до наиболее эффективного значения в любое время.
Изображение – график, показывающий кривую напряжения/тока MPPT. Предоставлено Electricalacademia.com
Принцип работы контроллера заряда MPPT на солнечных батареях
Контроллеры заряда на солнечных батареях MMPT дороже , но намного эффективнее более дешевых моделей PWM.
Они производят больше энергии от солнечных батарей в пасмурную погоду, например, или в зимний сезон. Это потому, что они извлекают максимально возможную мощность в сложившихся условиях.
Для большой домашней системы «сделай сам», использующей солнечные панели мощностью 400 Вт, где достаточно места для установки одной или двух дополнительных панелей, возможно, не стоит доплачивать за контроллер MPPT.
Солнечные панели дешевеют с каждым годом, и за ними обязательно последуют другие инновации.
Если место для установки ограничено, например, при сборке каяка или каноэ на солнечной энергии своими руками (мое любимое занятие!)0003 На 20–30 % эффективнее ШИМ.
Table – MPPT vs PWM Solar Charge Controller Compared
Solar Panel Configeration | Input Voltage | PWM Power Transferred | MPPTPower Transferred | MPPT % усиления |
2 x 100 Параллельный | 21 volts | |||
2 x 100 Series | 42 volts |
Swipe for More
Solar Charge Controller Ratings
Different brands of Солнечные контроллеры заряда имеют широкий диапазон входного напряжения, выходного напряжения и выходного тока.
Многие базовые модели могут работать с батареями с напряжением от 12 до 24 , но более дорогие часто имеют верхний предел диапазона 72 вольта.
Они необходимы для больших аккумуляторных батарей, необходимых для автономной жизни. Входное напряжение PV (солнечная панель) также сильно варьируется: от 24 вольт до 250 вольт .
Если установить меньшую систему на бюджет , у вас может возникнуть соблазн купить дешевый контроллер заряда от солнечной батареи с максимальным входным напряжением 24 вольта.
Это нормально, если вы соедините 2, 3 или более параллельно. Напряжение остается прежним , и текущее производство увеличится.
Соединения с солнечными батареями могут изменять выходное напряжение на контроллере заряда солнечных батарей
Солнечные панели, соединенные последовательно Удваивают выходное напряжение Однако в некоторых случаях имеет смысл соединять солнечные панели последовательно .
В этом случае выходное напряжение солнечной панели будет около 42 вольт, то есть вдвое больше, чем у одной панели.
Как вы понимаете, модели с более высоким током также дороже. Очень важно правильно выбрать перед покупкой.
Технические характеристики контроллера заряда от солнечной батареи Midnite Classic 250 MPPT
Какой размер контроллера от солнечной батареи вам нужен?
Советы по контроллеру заряда от солнечных батарей
- Всегда подключайте батареи перед солнечными панелями — это обеспечивает опорное напряжение
- Держите контроллер заряда от солнечных батарей хорошо проветриваемым батарейки!
- Купить контроллер заряда солнечной батареи с На 50 % больше емкости , чем вам нужно — все для расширения
- Убедитесь, что это интеллектуальный тип, определяющий напряжение панели и батареи
Связанные вопросы
Зачем мне нужно подключение нагрузки к контроллеру заряда?
Строго не обязательно.
Основная нагрузка должна быть подключена к клеммам аккумулятора так, чтобы зарядное устройство питало их обе. Вспомогательный постоянный ток выходные клеммы нагрузки предназначены для подключения, например, местного освещения или других небольших источников постоянного тока. нагрузки.
Зачем мне контроллер заряда солнечной батареи?
Для большинства применений вам нужен контроллер заряда солнечной батареи, чтобы ограничить напряжение и ток батареи, чтобы она не перезарядилась. В некоторых случаях можно безопасно использовать маломощную солнечную панель, если ее максимальный выходной ток меньше нормального тока плавающего заряда батареи.
Контроллер заряда какого размера для солнечной панели 200 Вт?
Вам понадобится как минимум 15-амперный солнечный контроллер заряда. Всегда лучше покупать большую емкость, чем вам нужно, чтобы вы могли расширить систему в будущем. Солнечная панель мощностью 200 Вт выдает от 10 до 12 ампер при ярком солнечном свете, в зависимости от угла наклона и инсоляции.
Зачем нужно подключение нагрузки на контроллере заряда?
Многие контроллеры заряда имеют отдельное подключение нагрузки, которое предусмотрено для удобства. Подключайте только маломощные устройства постоянного тока, потребляющие 1 или 2 ампера .
Основная нагрузка конечно это аккумулятор который заряжается. Инвертор переменного тока, при необходимости, подключается непосредственно к клеммам батареи , а также к любой основной нагрузке постоянного тока.
Контроллер заряда разряжает батарею?
Нет, контроллер заряда включает блокирующие диоды, которые пропускают ток только в одном направлении.
Как работает ШИМ-контроллер заряда солнечной батареи?
ШИМ расшифровывается как Широтно-импульсная модуляция , что в основном является описанием его работы.
Постоянный ток от солнечных батарей разбивается на импульсы при определенном напряжении. Зарядное устройство определяет напряжение подключенной к нему батареи и вычисляет правильное зарядное напряжение для применения, которое определяет зарядный ток .
Промежутки между импульсами напряжения настраиваются электронным способом. Среднее напряжение зависит от времени между импульсами.
ШИМ-контроллеры заряда на самом деле растрачивают любое избыточное напряжение от солнечной панели и не очень эффективны.
Насколько эффективен контроллер заряда солнечной батареи?
Наиболее эффективным типом контроллера заряда солнечной батареи является MPPT (отслеживание точки максимальной мощности) на 97%.
Солнечные панели обеспечивают максимальную мощность, когда сопротивление нагрузки соответствует внутреннему сопротивлению панели, называемому его Характеристическое сопротивление.
Контроллер заряда солнечной батареи MPPT соответствует характеристике сопротивления панели до максимальной доступной мощности. Затем он преобразует дополнительного напряжения в больший зарядный ток, поэтому батарея заряжается быстрее.
Именно поэтому они более эффективны.
Могу ли я использовать солнечную панель без контроллера заряда?
Никогда не рекомендуется подключать солнечную панель к батарее без контроллера заряда солнечной батареи. Даже 10-ваттная солнечная панель может генерировать 0,7 А и перезарядить аккумулятор если оставить подключенным.
ШИМ-контроллеры заряда от солнечных батарей: краткое и подробное объяснение
ШИМ-контроллеры заряда, вероятно, являются наиболее часто используемым типом солнечных контроллеров заряда в небольших автономных системах. По сравнению с контроллерами заряда MPPT — еще одним типом контроллеров заряда от солнечных батарей — они очень дешевы и доступны.
В этой статье я объясню, что такое ШИМ-контроллер заряда, как он работает, зачем он нужен и как правильно выбрать.
Что такое ШИМ-контроллер заряда, зачем мы его используем?
PWM (широтно-импульсная модуляция) солнечные контроллеры заряда — это электронные устройства, используемые в системах солнечной энергии для защиты аккумулятора.
Эти устройства соединяют солнечные панели с аккумулятором, чтобы предотвратить его перезарядку и чрезмерную разрядку.
Когда ШИМ-контроллер заряда подключен к аккумулятору, он ограничивает ток, подаваемый на аккумулятор солнечными панелями или потребляемый от аккумуляторов нагрузками.
Также ночью, когда напряжение аккумулятора выше, чем у солнечных панелей, ШИМ-контроллер заряда не дает солнечным панелям разряжать аккумулятор.
Но что будет, если солнечные панели подключить напрямую к аккумулятору?
Если батарея напрямую подключена к солнечной батарее, с батареей могут произойти 2 плохие вещи:
Перезарядка:
Это происходит, когда через батарею проходит чрезмерное количество электрического тока. Когда батарея перезаряжена, избыточная энергия превращается в тепло.
Это может вызвать разные реакции в зависимости от типа батареи, но в долгосрочной перспективе результат один и тот же: поврежденная батарея .
Чрезмерная разрядка:
Это когда батарея продолжает подавать питание на нагрузку за пределами рекомендуемой глубины разрядки или даже после того, как ее уровень заряда составляет 0%. Когда это происходит, химические реакции, происходящие внутри батареи, становятся необратимыми.
Поскольку суть батареи заключается в обратимости ее химических реакций, чрезмерная разрядка приведет к сокращению срока службы и емкости батареи.
Теперь давайте посмотрим, как ШИМ-контроллер заряда предотвращает возникновение этих проблем.
Как работает ШИМ-контроллер заряда солнечной батареи?
Когда батарея заряжается и находится почти на 100% уровне заряда (SoC), ШИМ-контроллер солнечной зарядки начнет ограничивать количество энергии, подаваемой на батарею. Это гарантирует, что батарея будет полностью заряжена, а также предотвратит ее перезарядку.
Другими словами, ШИМ-контроллеры заряда регулируют мощность, вырабатываемую солнечными панелями, при необходимости снижая среднее напряжение постоянного тока.
Эти устройства контролируют среднее напряжение постоянного тока на клеммах батареи, просто включая и выключая их.
На изображении ниже показано, как выглядит выходной сигнал ШИМ-контроллера заряда:
Сигнал напряжения с широтно-импульсной модуляцией
Когда ШИМ-контроллер включен, солнечные панели подключены к аккумулятору; когда OFF, солнечные панели отключены. Период времени, на который подключены солнечные панели, называется Рабочий цикл .
Чем длиннее рабочий цикл, тем выше мощность, подаваемая на батарею. Продолжительность этого рабочего цикла зависит от состояния заряда батареи.
На изображениях ниже показано, как ведут себя напряжение и ток различных элементов батареи во время зарядки.
Напряжение и ток зарядки свинцово-кислотного аккумулятора
Напряжение и ток зарядки элемента литиевой батареи
чтобы пропустить как можно больше тока в батарею.
Но когда аккумулятор почти полностью заряжен, его напряжение стабилизируется на определенном значении (около 13,6В для 12В аккумуляторов).
ШИМ начинает уменьшать рабочий цикл для поддержания определенного напряжения, это гарантирует, что батарея не перезарядится.
Как упоминалось выше: батареи подвержены риску не только перезарядки, но и чрезмерной разрядки.
Для некоторых типов батарей, таких как литиевые, чрезмерная разрядка означает падение уровня заряда ниже 5% или даже 0%. Для свинцово-кислотных аккумуляторов снижение SoC ниже 50% может считаться чрезмерным разрядом. Для обоих типов чрезмерная разрядка уменьшит емкость и срок службы батареи.
На приведенном ниже рисунке показана зависимость напряжения от глубины разряда для 12-вольтовых литиевых и свинцово-кислотных аккумуляторов.
Глубина разряда (или DoD) на изображении обратна состоянию заряда (SoC).
Поскольку существует корреляция между состоянием заряда и напряжением, для предотвращения чрезмерной разрядки, на этот раз ШИМ отключает нагрузку, когда напряжение батареи падает ниже определенного значения.
Эта функция называется Low Voltage Disconnect или LVD .
Однако это применимо только в том случае, если к клеммам нагрузки ШИМ подключены небольшие нагрузки постоянного тока.
Если все нагрузки подключены к аккумулятору через инвертор (который должен быть подключен непосредственно к аккумулятору), когда аккумулятор находится в нездоровом состоянии заряда, инвертор также может отключить аккумулятор с помощью функции LVD .
Чтобы выбрать правильный PWM-контроллер заряда солнечной батареи для вашей системы, вы должны рассчитать максимальный ток, который может генерировать ваша солнечная батарея. Это делается путем умножения на тока короткого замыкания всей вашей солнечной батареи .0004 по 1,25 (коэффициент безопасности NEC).
Например:
Рассмотрим две солнечные панели, подключенные параллельно, и каждая из этих панелей имеет ток короткого замыкания 5,8 А. Номинальная сила тока ШИМ-контроллера заряда может быть рассчитана следующим образом:
Номинальная сила тока ШИМ = 2 x 5,8 А x 1,25
Номинальная сила тока ШИМ = 14,5 А
массив, вам нужно будет найти ШИМ-контроллер заряда с номинальной силой тока выше расчетного максимального тока.
