Diversión y juegos con rectificadores síncronos
El Diodo de cero voltios: un circuito rectificador síncrono de Wilf Rigter:
El diodo de cero voltios (ZVD) es un circuito útil en una variedad de aplicaciones, incluidos cargadores solares de todo tipo. Es un circuito novedoso en el que un MOSFET de potencia actúa como un diodo de caída de voltaje muy bajo que cambia de estado a 0 V y que se utiliza para conducir corriente negativa desde el drenaje hasta la fuente.
En los motores solares tipo D1, se puede usar un diodo de baja pérdida para cargar una tapa al voltaje de circuito abierto de la celda solar y, en los cargadores de baterías solares, la batería se carga a la velocidad máxima cuando el voltaje de la fuente es más alto. El diodo debe usarse en serie con el panel solar o, de lo contrario, la tapa o la batería se descargarían a través del panel solar cuando el voltaje del panel cae por debajo del voltaje almacenado. Por lo tanto, el diodo o el interruptor sensible a la polaridad equivalente es esencial para los cargadores solares.
La mayoría de los diodos utilizados en los BEAM SE y los cargadores solares son diodos de silicio como el 1N4001 que tienen una caída de voltaje de 0,6 V a 1 V con corrientes de hasta 1 A. Los diodos más eficientes para las aplicaciones de corrientes> 100 mA a decenas de amperios son los rectificadores de tipo Schottky con una caída de voltaje de 200 mV a 1000 mV dependiendo del nivel de corriente. Para aplicaciones de <100 mA, se puede utilizar un diodo de germanio con una caída de 200 mV o menos. Este problema de caída de voltaje es importante en los motores solares de competencia, ya que le gustaría tener el voltaje máximo para cargar la tapa y suministrar la carga (caída de diodo baja) y mantener la carga almacenada en la tapa cuando cae el nivel de luz (corte de corriente de fuga) y el SE desencadena. Además, dado que la energía en la tapa es proporcional al cuadrado del voltaje, incluso la pequeña caída de voltaje de un diodo reduce la energía disponible. Una mejora simple obvia sobre el diseño D1 original es sustituir un diodo Ge 1N34A (Radio Shack) en lugar del diodo Si 1N4001. Un diodo ideal tendría una caída de voltaje cero. Mientras que una conexión directa de la celda solar tiene una caída de voltaje mínima, tiene fugas si la luz cae y cualquier diodo real tiene una caída de voltaje directa. ¿Qué hacer ? La solución es utilizar un MOSFET como rectificador al igual que las aplicaciones de rectificador síncrono en convertidores de voltaje. El MOSFET debe encenderse cuando el voltaje solar es mayor que el voltaje del capacitor o de la batería y apagarse cuando el voltaje solar es menor que el voltaje almacenado.
Aquí hay un pequeño diseño para cargar condensadores de células solares con caída de voltaje cero al final del ciclo de carga. Se puede escalar fácilmente a corrientes más altas cambiando el 2N7000 por un MOSFET más grande. Si hay una carga en paralelo, el circuito también entrega el voltaje máximo con una pérdida mínima de inserción de la celda solar. El MOSFET se enciende cuando la diferencia de voltaje es cero y se apaga cuando el voltaje solar cae menos de 100 mV por debajo de la tapa o la batería.
El transistor NPN normalmente está ENCENDIDO cuando el voltaje de la tapa es más de .6V y esto sujeta la compuerta del 2N7000 que está APAGADA. El transistor PNP está conectado al terminal negativo del panel solar y cuando el voltaje en ese terminal cae por debajo de 0 V, el PNP se enciende. Esto a su vez apaga el NPN y enciende el 2N7000. Los MOSFET tienen una característica interesante ya que actúan como interruptores bidireccionales, por lo que el 2N7000 está perfectamente feliz de que su drenaje conduzca una corriente negativa a la línea de 0V. Cuando el voltaje en el terminal negativo del panel solar es más positivo que 0V, el PNP se apaga y el NPN se enciende y el 2N7000 se apaga con el voltaje de drenaje positivo con respecto al voltaje de la fuente y la línea de 0V. Dado que el 2N7000 no se enciende hasta que el voltaje de la puerta es más de 2V (en la práctica: más alto según el libro de datos), se preferiría un FET lógico con un voltaje de encendido de la puerta más bajo.
Fuente original (en inglés): Power switching circuits
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