まえがき
商用電源からシールドバッテリーをフロー充電にて常に満充電にしておき、停電、地震等の災害時に照明等が点灯する「災害用照明」を製作しました。
大震災等長期的な停電の場合に全ての「電池」を使い果たして「電気ゼロ」になるのは困ります。
そこで「災害用照明」のシールドバッテリーに太陽電池から充電出来るよう「可搬型太陽電池充電アダプター」を作りました。その実験過程で50W級の太陽電池が2枚あった方が良さそうだったので、2枚の太陽電池を並列接続するアダプターを考えました。
リニアテクノロジー理想ダイオードコントローラーLTC4357
太陽電池を2台並列接続する際、太陽電池同士及び充電システムからの逆電流防止用にダイオードを使用しますが、ダイオードの順電圧VF=1V程度の電圧降下及び電圧降下による発熱ロスがあります。今回の最大充電電流は1.4Aなので1V×1.4A=1.4Wが発熱となります。
そこで理想ダイオードコントローラーLTC4357＋NチャネルMOS-FET FDB3632を使用して、理論上は電圧降下を0.025Vに抑えられます。
なおFDB3632の直流抵抗は9mΩです。
太陽電池並列接続アダプター回路図
FETのソース−ドレイン間に記載しているダイオードは寄生ダイオードを表わしています。屋外での使用のため、データシートとデモボードの回路図を参考に保護用部品も加えています。
実測のFETの入出力間電圧差は40mV程度となりました。データシートでは10から55mVです。
太陽電池からは電圧17から20V、電流1.4A程度が流れます。
LTC4357の動作のポイント
上記左の回路はRLを負荷としてゲートによるスイッチ回路です。この場合、赤線の負荷電流はD(ドレイン)からS(ソース)へ流れます。このとき寄生ダイオードは無関係です。
ところが、理想ダイオードLTC4357でFETを使う場合、電流はS(ソース)からD(ドレイン)に流すように使用します。FETは逆方向でも流すことができ、ゲートで制御もできます。
上記中央の回路に示すように、太陽電池（電源）投入時はLTC4357が動作しなくても寄生ダイオードにより、D(ドレイン)からS(ソース)へ逆流はせず、仮にドレイン側にバッテリーが接続されていても逆流防止ダイオードとして働きます。またLTC4357への電源は寄生ダイオード経由で供給されます。
上記左の回路に示すように、LTC4357に電源が供給されると、S(ソース)−D(ドレイン)間を25mVに保つようにG(ゲート)を制御します。FETがONでは電流は寄生ダイオードを通過しないのでVFもありません。
完成したプリント基板と防水筐体
屋外で使用しますので防水筐体に入れてました。LTC4357は一番大きなパッケージでもピン間が0.65ミリでした。ソルダレジスト印刷(緑色)がないとピン同士がブリッジする等、半田付けが厳しいので市販の変換基板を使用しました。
