Этот источник питания может показаться немного странным, поскольку он не стабилизирует ни ток, ни напряжение. Однако он имитирует поведение солнечной панели и может оказаться очень полезным, если в дождливый день вы работаете с устройством, питающимся от солнца.
Эквивалентную схему солнечной панели можно представить генератором тока и несколькими диодами (Рисунок 1а). Ток короткого замыкания зависит от типа элемента и уровня освещения. Напряжение холостого хода зависит от количества элементов в солнечной батарее. Простым способом «усилить» генератор, сохранив характер его вольтамперной характеристики, является использование пары операционных усилителей (Рисунок 1б). Для получения требуемой формы вольтамперной характеристики опорного генератора можно регулировать коэффициенты усиления усилителей A и B.
Рисунок 1. | Эквивалентная схема солнечной панели содержит генератор постоянного тока (а). Пара операционных усилителей усиливает ток генератора, сохраняя характер вольтамперной характеристики схемы (б). |
В рабочей модели для симулятора используются оба параметра эквивалентной схемы (Рисунок 2). Генератор тока на усилителе U1 вырабатывает постоянный ток, который протекает через цепочку диодов D1, D3 и D5 и считывается токоизмерительным резистором R13. Диоды и источник постоянного тока образуют генератор опорного сигнала, показанный на Рисунке 1а. D2, D4, D6 и U2 предназначены для температурной коррекции. На U3 и Q1 сделан выходной усилитель. Ток нагрузки ILOAD считывается шунтом R14.
Оба шунтовых резистора R13 и R14 подключены к нижней шине питания. Это неизящно, но поскольку солнечная панель является плавающим устройством, вся схема должна питаться от источника с плавающим напряжением, и шунты в нижней шине работают отлично. Схема имитирует разные батареи, количество элементов в которых (напряжение холостого хода) изменяется настройкой потенциометра R10 (Рисунок 1б). Переменный резистор R12 регулирует ток короткого замыкания (IDC на Рисунке 1а), изменяя коэффициент усиления B. Тип операционного усилителя в этой схеме некритичен, поэтому старый и любимый LM741 можно заменить многими современными счетверенными приборами.
С помощью светодиода D7 схема индицирует условия отбора мощности. Зеленый цвет свечения означает, что нагрузка слишком мала, красный – слишком велика, а оранжевый цвет говорит о приближении к точке максимальной мощности, указывая на хорошее согласование с имитируемой солнечной батареей. Это полезно для быстрой проверки положения точки максимальной мощности контроллеров заряда.
Светодиод управляется парой компараторов U4a и U4b, которые отслеживают термокомпенсированное напряжение на последовательной цепочке диодов.