家里的太陽能電池板的控制板出現了問題,無法輸出12V直流電壓對電瓶充電。由于其電路板采用了雙面板和大量貼片元件以及控制Ic,無法修復,只能考慮自己制作一個大功率穩壓電源為電瓶充電。考慮到一般串聯型穩壓電源發熱量大,效率低且電路也比較復雜,故擬用TL431來實現上述目的。
上網可知 TL431是輸出電壓可調的精密電壓基準IC,是一款有良好熱穩定性的三端可調分流基準源,輔以適當的外圍電路(只需兩只電阻或一只電位器)即可實現輸出電壓從2.5V至36V連續可調,電路簡單制作難度小而精度很高,而且輸出紋波極小,甚至可以為要求較高的高檔電器供電,因此完全可以滿足要求。
從廢開關電源板上找到幾只TL431,再從元件盒中找來幾只綠藍點的正品3DD15、2N3055,幾只2200μ/25V、1000μ/16V電容、5K電位器、510Ω/?W電阻,幾塊廢板還有鋁板散熱器,按圖一電路組裝,然后將輸入端接到一只0—20V可調直流電源上,調可調直流電源輸出為15V,這時TL431板輸出4V,調電位器可使TL431板輸出4V—12V。再將可調直流電源從15V緩緩調到20V,可以看到TL431板輸出始終保持在12V不變。給TL431接一只12V10AH電瓶,并將輸入端接入太陽能板(該板正常輸出在17V至21V),用3A電流表串入充電回路,并用萬用表25V檔監測TL431板的輸出電壓,改變太陽能板的方向,可以看到電流表的示數在0至2.1A之間變化,而電壓表的示數始終保持12V不變,表明TL431充電板制作獲得成功且工作狀態良好。
后來又陸續做了三個類似的穩壓電源,都用TL431作電壓調整,效果不錯,其中兩個當所用大功率管β<40時,電壓調整范圍大幅縮小﹙4-10V,無法調至12V﹚,且電壓不穩,起初以為是TL431不行,換了以后還是一樣,才覺察不是TL431的問題,是大功率管的放大量太小的緣故,增加了一只8050管構成達林頓就輕松解決了。第四個是用N溝道MOSFET﹙大功率場效應管﹚替代普通三極管同樣獲得成功,只是限流電阻要改為1.8K。四個穩壓電源至今一直工作正常。
小結:
①TL431性能優異,電壓調整效果好,用它制作的穩壓電源性能不錯,值得推薦。
②普通雙極大功率管如3DD15、2N3055β應大于60,越大越好,并且應該選擇管壓降較小的管子,否則應該增加一級中功率管構成達林頓電路或者直接采用達林頓管(如TIP41、TIP122等N型達林頓管)更簡單。
③采用N溝道MOSFET管作調整管更好。MOSFET管的內阻小﹙只有0.幾Ω),管壓降也小,輸出電流大,效率高,根據資料介紹還可以多管直接并聯使用,輸出電流更大﹙這個筆者沒有試過﹚。筆者試驗過的穩壓電源電路如下圖中的圖一—圖三,供參考。圖中的調整電位器如無5K的,也可以用10K甚至幾十K的;濾波電容也可以根據輸入輸出電流的大小酌情選用,一般來說,輸出電流大的濾波電容要大一些,否則就小一些,但輸出端的電容容量宜小于輸入端,否則可能造成電壓調整管的損壞;限流電阻的選用應滿足TL431的工作電流<150ma且>1ma,一般輸出電流大限流電阻小,反之則大一些。
④TL431的最大輸入電壓不應超過37V,否則可能造成損壞。
⑤TL431管腳排列如圖四。本電源除可直接利用太陽能為12V電瓶充電外,還可以為18650鋰電池、手電筒、電蚊拍充電(調成5V),為收音機供電(調成3V),用處多多,唯一的缺憾是不能為智能機充電(無法識別)。
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