Regulátor solárního nabíjení MPPT pomocí lt3562

Téměř každý solární systém má přidruženou baterii, která musí být nabíjena ze sluneční energie a poté bude energie z baterie použita k pohonu zátěží. Existuje několik možností pro nabíjení lithiové baterie, dříve jsme také vytvořili jednoduchý nabíjecí obvod lithiové baterie. Ale pro nabíjení baterie solárním panelem je nejoblíbenější volbou topologie MPPT nebo sledovače maximálního výkonu, protože poskytuje mnohem lepší přesnost než jiné metody, jako jsou nabíječky řízené PWM.

MPPT je algoritmus běžně používaný v solárních nabíječkách. Regulátor nabíjení měří výstupní napětí z panelů a napětí baterie a poté získáním těchto dvou dat je porovná a rozhodne o nejlepším výkonu, který by panel mohl poskytnout k nabití baterie. V každé situaci, ať už za dobrého nebo špatného slunečního světla, používá regulátor nabíjení MPPT tento maximální činitel výstupního výkonu a převádí jej na nejlepší nabíjecí napětí a proud pro baterii. Kdykoli poklesne výkon ze solárního panelu, sníží se také nabíjecí proud baterie.

Při špatném slunečním světle se tedy baterie neustále nabíjí podle výkonu solárního panelu. Obvykle tomu tak není u běžných solárních nabíječek. Protože každý solární panel má maximální jmenovitý výstupní proud a jmenovitý zkratový proud. Kdykoli solární panel nemůže poskytnout správný proudový výstup, napětí výrazně poklesne a proud zátěže se nezmění a překročí zkratový proud, čímž se výstupní napětí solárního panelu rovná nule. Nabíjení se proto při špatném slunečním světle úplně zastaví. MPPT však umožňuje nabíjení baterie i při špatném slunečním světle řízením nabíjecího proudu baterie.

MPPT jsou při konverzi účinné kolem 90-95%. Účinnost však závisí také na teplotě solárního ovladače, teplotě baterie, kvalitě solárního panelu a účinnosti konverze. V tomto projektu postavíme solární MPPT nabíječku pro lithiové baterie a zkontrolujeme výstup. Můžete se také podívat na projekt monitorování solárních baterií založených na IoT, ve kterém monitorujeme některé kritické parametry lithiové baterie nainstalované v solárním systému.

Regulátor nabíjení MPPT - konstrukční aspekty

Obvod ovladače MPPT Charge, který navrhujeme v tomto projektu, bude mít následující specifikace.

1. Bude nabíjet baterii 2P2S (6,4-8,4V)
2. Nabíjecí proud bude 600 mA
3. Bude mít další možnost nabíjení pomocí adaptéru.

Komponenty požadované pro sestavení ovladače MPPT

1. Ovladač LT3652
2. 1N5819 - 3 ks
3. 10k hrnec
4. Kondenzátory 10uF - 2 ks
5. Zelená LED
6. Oranžová LED
7. 220k rezistor
8. 330k rezistor
9. 200k rezistor
10. 68uH induktor
11. 1uF kondenzátor
12. 100uF kondenzátor - 2 ks
13. Baterie - 7,4 V
14. 1k rezistory 2 ks
15. Zásuvka hlavně

Schéma zapojení solární nabíječky MPPT

Kompletní obvod regulátoru solárního nabíjení najdete na obrázku níže. Kliknutím na něj zobrazíte celou stránku, abyste získali lepší viditelnost.

Obvod využívá LT3652, což je úplná monolitická nabíječka baterií s postupným snižováním, která pracuje v rozsahu vstupního napětí 4,95 V až 32 V. Maximální vstupní rozsah je tedy 4,95 V až 32 V pro solární i adaptér. LT3652 poskytuje charakteristiky nabíjení konstantním proudem / konstantním napětím. Může být naprogramován pomocí rezistorů snímajících proud na maximální nabíjecí proud 2A.

Ve výstupní části nabíječka využívá referenční zpětnou vazbu s plovoucím napětím 3,3 V, takže jakékoli požadované plovoucí napětí baterie do 14,4 V lze naprogramovat pomocí odporového děliče. LT3652 také obsahuje programovatelný bezpečnostní časovač pomocí jednoduchého kondenzátoru. Používá se k ukončení nabíjení po dosažení požadovaného času. Je užitečné zjistit poruchy baterie.

LT3652 vyžaduje nastavení MPPT, kde lze k nastavení bodu MPPT použít potenciometr. Když je LT3652 napájen pomocí solárního panelu, je použita regulační smyčka pro udržení špičkového výstupního výkonu panelu. To, kde se regulace udržuje, závisí na nastavovacím potenciometru MPPT.

Všechny tyto věci souvisí se schématem. VR1 se používá k nastavení bodu MPPT. R2, R3 a R4 se používají k nastavení nabíjecího napětí baterie 2S (8,4 V). Vzorec pro nastavení napětí baterie může být dán -

RFB1 = (VBAT (FLT), • 2,5 • 10 ⁵) /3.3 a RFB2 = (RFB1 • (2,5 • 10 ⁵)) / (RFB1 - (2,5 • 10 ⁵)), Kondenzátor C2 se používá k nastavení časovače nabíjení. Časovač lze nastavit pomocí následujícího vzorce -

tEOC = CTIMER • 4,4 • 10 ⁶ (v hodinách)

D3 a C3 jsou boost diody a boost kondenzátory. Pohon interního spínače a usnadňuje nasycení spínacího tranzistoru. Zesilovací kolík pracuje od 0 V do 8,5 V.

R5 a R6 jsou rezistor snímající proud zapojený paralelně. Nabíjecí proud lze vypočítat pomocí následujícího vzorce -

RSENSE = 0,1 / ICHG (MAX)

Rezistor pro snímání proudu ve schématu je zvolen 0,5 Ohm a 0,22 Ohm, který je paralelně, vytváří 0,15 Ohm. Pomocí výše uvedeného vzorce bude produkovat téměř 0,66 A nabíjecího proudu. C4, C5 a C6 jsou kondenzátory výstupního filtru.

Konektor DC stejnosměrného proudu je připojen takovým způsobem, že se solární panel odpojí, pokud je do zásuvky adaptéru zasunut konektor adaptéru. D1 bude chránit solární panel nebo adaptér před zpětným tokem proudu během stavu bez nabíjení.

Návrh desky plošných spojů regulátoru solárního nabíjení

Pro výše diskutovaný obvod MMPT jsme navrhli obvodovou desku řadiče nabíječky MPPT, která je uvedena níže.

Konstrukce má potřebnou měděnou rovinu GND a správné propojovací průchodky. LT3652 však vyžaduje odpovídající chladič PCB. To je vytvořeno pomocí měděné roviny GND a umístění průchodů v této pájecí rovině.

Objednání desky plošných spojů

Nyní chápeme, jak schémata fungují, můžeme pokračovat v budování desky plošných spojů pro náš projekt MPPT Solar Charger. Uspořádání desek plošných spojů pro výše uvedený obvod je také k dispozici ke stažení jako Gerber z odkazu.

• Stáhněte si GERBER pro solární nabíječku MPPT

Nyní je náš design připraven, je čas nechat si je vyrobit pomocí souboru Gerber. Chcete-li udělat desku plošných spojů z PCBGOGO, je docela snadné, jednoduše postupujte podle následujících kroků-

Krok 1: Vstupte na www.pcbgogo.com, zaregistrujte se, pokud jste poprvé. Poté na kartě Prototyp desky plošných spojů zadejte rozměry desky plošných spojů, počet vrstev a požadovaný počet desek plošných spojů. Za předpokladu, že PCB je 80 cm × 80 cm, můžete nastavit rozměry, jak je uvedeno níže.

Krok 2: Pokračujte kliknutím na tlačítko Citovat nyní . Budete přesměrováni na stránku, kde můžete v případě potřeby nastavit několik dalších parametrů, jako je rozteč stopy použitého materiálu atd. Výchozí hodnoty ale většinou fungují dobře. Jediná věc, kterou zde musíme vzít v úvahu, je cena a čas. Jak vidíte, doba sestavení je pouze 2–3 dny a stojí jen 5 $ za naši PCB. Poté můžete vybrat preferovaný způsob dopravy na základě vašeho požadavku.

Krok 3: Posledním krokem je nahrání souboru Gerber a pokračování platby. Aby bylo zajištěno, že proces bude hladký, PCBGOGO před pokračováním v platbě ověří, zda je váš soubor Gerber platný. Tímto způsobem si můžete být jisti, že vaše deska plošných spojů je přátelská k výrobě a dostane se k vám jako oddaná.

Montáž desky plošných spojů

Poté, co byla deska objednána, se mi po několika dnech dostala kurýrem v úhledně označeném dobře zabaleném boxu a jako vždy byla kvalita desky plošných spojů úžasná. DPS, který jsem obdržel, je uveden níže. Jak vidíte, jak horní, tak spodní vrstva dopadla podle očekávání.

Průchody a podložky byly ve správné velikosti. Sestavení k desce s plošnými spoji a získání funkčního obvodu mi trvalo asi 15 minut. Sestavená deska je zobrazena níže.

Testujeme naši solární nabíječku MPPT

Pro testování obvodu se používá solární panel s jmenovitým výkonem 18V.56A. Na následujícím obrázku je podrobná specifikace solárního panelu.

K nabíjení se používá baterie 2P2S (8,4V 4000mAH). Celý okruh je testován za mírného slunečního stavu -

Po připojení všeho se MPPT nastaví, když je stav slunce správný a potenciometr se ovládá, dokud nezačne svítit LED nabíjení. Okruh fungoval docela dobře a podrobné fungování, nastavení a vysvětlení najdete ve videu, na které odkazujete níže.

Doufám, že se vám projekt líbil a naučili jste se něco užitečného. Máte-li jakékoli dotazy, nechte je prosím v sekci komentářů níže. Můžete také použít naše fóra a získat odpovědi na své další technické dotazy.