Regulátor solárneho nabíjania Mppt pomocou lt3562

Takmer každý solárny systém má pripojenú batériu, ktorá sa musí nabíjať zo solárnej energie a potom sa energia z batérie použije na pohon záťaže. Existuje niekoľko možností na nabíjanie lítiovej batérie, predtým sme tiež vytvorili jednoduchý nabíjací obvod pre lítiovú batériu. Ale na nabitie batérie pomocou solárneho panelu je najpopulárnejšou voľbou topológia sledovača MPPT alebo maximálneho výkonu, pretože poskytuje oveľa lepšiu presnosť ako iné metódy, ako sú nabíjačky riadené PWM.

MPPT je algoritmus bežne používaný v solárnych nabíjačkách. Regulátor nabíjania meria výstupné napätie z panelov a napätie batérie. Potom tieto dve dáta získa a porovná ich, aby určil najlepší výkon, ktorý by panel mohol poskytnúť na nabitie batérie. V každej situácii, či už za dobrého alebo zlého slnečného svitu, regulátor nabíjania MPPT využíva tento maximálny činiteľ výstupného výkonu a prevádza ho na najlepšie nabíjacie napätie a prúd pre batériu. Kedykoľvek poklesne výkon zo solárneho panelu, zníži sa tiež nabíjací prúd batérie.

Preto sa za zlých slnečných podmienok batéria neustále nabíja podľa výkonu solárneho panelu. To zvyčajne nie je prípad bežných solárnych nabíjačiek. Pretože každý solárny panel má maximálnu hodnotu výstupného prúdu a hodnotu skratového prúdu. Kedykoľvek solárny panel nedokáže poskytnúť správny prúdový výstup, napätie výrazne poklesne a prúd záťaže sa nezmení a prekročí skratový prúd, čím sa výstupné napätie solárneho panelu rovná nule. Preto sa nabíjanie za zlých slnečných podmienok úplne zastaví. MPPT ale umožňuje nabíjanie batérie aj za zlého slnečného žiarenia riadením nabíjacieho prúdu batérie.

MPPT sú pri konverzii účinné okolo 90 - 95%. Účinnosť však závisí aj od teploty solárneho disku, teploty batérie, kvality solárneho panelu a účinnosti premeny. V tomto projekte postavíme solárnu MPPT nabíjačku pre lítiové batérie a skontrolujeme výkon. Môžete sa tiež pozrieť na projekt monitorovania solárnych batérií založený na IoT, v ktorom monitorujeme niektoré kritické parametre lítiovej batérie nainštalovanej v solárnom systéme.

Regulátor nabíjania MPPT - úvahy o dizajne

Regulátor obvod MPPT Charge, ktorá navrhujeme v tomto projekte budú mať nasledujúce špecifikácie mäso.

Nabije batériu 2P2S (6,4-8,4V)
Nabíjací prúd bude 600 mA
Bude mať ďalšiu možnosť nabíjania pomocou adaptéra.

Komponenty požadované pre zostavenie radiča MPPT

Ovládač LT3652
1N5819 - 3 ks
10k hrniec
Kondenzátory 10uF - 2 ks
Zelená LED
Oranžová LED
220k rezistor
330k rezistor
200k rezistor
68uH induktor
1uF kondenzátor
100uF kondenzátor - 2 ks
Batéria - 7,4 V
1k rezistory 2 ks
Objímka hlavne

Schéma zapojenia solárnej nabíjačky MPPT

Celý obvod regulátora solárneho nabíjania nájdete na obrázku nižšie. Kliknutím na ňu zobrazíte celú stránku, aby ste dosiahli lepšiu viditeľnosť.

Obvod využíva LT3652, čo je úplná monolitická stupňovitá nabíjačka batérií, ktorá pracuje v rozsahu vstupného napätia od 4,95 V do 32 V. Maximálny vstupný rozsah je teda 4,95 V až 32 V pre solárny aj adaptér. LT3652 poskytuje charakteristiky nabíjania s konštantným prúdom / konštantným napätím. Môže byť programovaný cez rezistory snímajúce prúd na maximálny nabíjací prúd 2A.

Vo výstupnej časti nabíjačka využíva referenciu spätnej väzby plavákového napätia 3,3 V, takže je možné ľubovoľným plavákovým napätím batérie do 14,4 V programovať odporový delič. LT3652 tiež obsahuje programovateľný bezpečnostný časovač pomocou jednoduchého kondenzátora. Používa sa na ukončenie nabíjania po dosiahnutí požadovaného času. Je užitočné zistiť poruchy batérie.

LT3652 vyžaduje nastavenie MPPT, pri ktorom je možné na nastavenie bodu MPPT použiť potenciometer. Keď je LT3652 napájaný pomocou solárneho panelu, použije sa regulačná slučka vstupu na udržanie špičkového výstupného výkonu panelu. To, odkiaľ sa regulácia udržuje, závisí od nastavovacieho potenciometra MPPT.

Všetky tieto veci súvisia so schémou. VR1 sa používa na nastavenie bodu MPPT. R2, R3 a R4 sa používajú na nastavenie nabíjacieho napätia batérie 2S (8,4 V). Vzorec na nastavenie napätia batérie môže byť daný -

RFB1 = (VBAT (FLT), • 2,5 • 10 ⁵) /3.3 a RFB2 = (RFB1 • (2,5 • 10 ⁵)) / (RFB1 - (2,5 • 10 ⁵)), Kondenzátor C2 sa používa na nastavenie časovača nabíjania. Časovač je možné nastaviť pomocou nasledujúceho vzorca -

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

D3 a C3 sú zosilňovacia dióda a zosilňovací kondenzátor. Poháňa interný spínač a uľahčuje saturáciu spínacieho tranzistora. Impulzný kolík pracuje od 0 V do 8,5 V.

R5 a R6 sú rezistor snímania prúdu zapojený paralelne. Nabíjací prúd je možné vypočítať pomocou nižšie uvedeného vzorca -

RSENSE = 0,1 / ICHG (MAX)

Rezistor snímania prúdu v schéme je vybraný na 0,5 Ohmov a 0,22 Ohmov, ktoré súbežne vytvárajú 0,15 Ohmov. Pomocou vyššie uvedeného vzorca vyprodukuje nabíjací prúd takmer 0,66A. C4, C5 a C6 sú kondenzátory výstupného filtra.

Konektor DC valca je pripojený tak, aby sa solárny panel odpojil, ak je do adaptéra zasunutý konektor adaptéra. D1 bude chrániť solárny panel alebo adaptér pred spätným prúdom počas stavu bez nabíjania.

Dizajn DPS regulátora solárneho nabíjania

Pre vyššie diskutovaný obvod MMPT sme navrhli dosku s obvodom ovládača nabíjačky MPPT, ktorá je uvedená nižšie.

Dizajn má potrebnú medenú rovinu GND a správne pripojovacie priechodky. Avšak LT3652 vyžaduje adekvátny chladič PCB. Toto je vytvorené pomocou medenej roviny GND a umiestnením priechodov do tejto spájkovacej roviny.

Objednávka DPS

Teraz chápeme, ako fungujú schémy, a môžeme pokračovať v budovaní PCB pre náš projekt MPPT solárnych nabíjačiek. Usporiadanie PCB pre vyššie uvedený obvod je tiež k dispozícii na stiahnutie ako Gerber z odkazu.

Stiahnite si GERBER pre solárnu nabíjačku MPPT

Teraz je náš dizajn pripravený, je čas nechať si ich vyrobiť pomocou súboru Gerber. Ak chcete urobiť PCB z PCBGOGO, je celkom jednoduché, postupujte podľa krokov uvedených nižšie -

Krok 1: Choďte na www.pcbgogo.com, zaregistrujte sa, ak ste prvýkrát. Potom na karte Prototyp PCB zadajte rozmery vašej PCB, počet vrstiev a požadovaný počet PCB. Za predpokladu, že DPS je 80 cm × 80 cm, môžete nastaviť rozmery tak, ako je to zobrazené nižšie.

Krok 2: Pokračujte kliknutím na tlačidlo Citovať teraz . Budete presmerovaní na stránku, kde môžete v prípade potreby nastaviť niekoľko ďalších parametrov, ako je rozstup použitých pásov, použitý materiál atď. Predvolené hodnoty však väčšinou fungujú dobre. Jediná vec, ktorú tu musíme brať do úvahy, je cena a čas. Ako vidíte, čas zostavenia je iba 2 - 3 dni a stojí iba 5 dolárov za našu DPS. Potom môžete zvoliť preferovaný spôsob dopravy na základe vašej požiadavky.

Krok 3: Posledným krokom je nahranie súboru Gerber a pokračovanie v platbe. Pred pokračovaním v platbe PCBGOGO overí, či je váš súbor Gerber platný, aby sa ubezpečil, že proces je hladký. Týmto spôsobom si môžete byť istí, že vaša doska s plošnými spojmi je vhodná pre výrobu a že sa k vám dostane ako zaviazaná.

Montáž DPS

Po objednaní dosky sa ku mne po niekoľkých dňoch dostala kuriérom v úhľadne označenej dobre zabalenej krabici a ako vždy, kvalita PCB bola úžasná. DPS, ktorý som dostal, je uvedený nižšie. Ako vidíte, vrchná aj spodná vrstva dopadli podľa očakávaní.

Priechody a podložky boli všetky v správnej veľkosti. Trvalo mi asi 15 minút, kým som sa namontoval na dosku s plošnými spojmi, aby som získal funkčný obvod. Zostavená doska je zobrazená nižšie.

Testujeme našu solárnu nabíjačku MPPT

Na testovanie obvodu sa používa solárny panel s menovitým napätím 18V.56A. Na nasledujúcom obrázku je podrobná špecifikácia solárneho panelu.

Na nabíjanie sa používa batéria 2P2S (8,4V 4000mAH). Celý okruh je testovaný za mierneho slnečného stavu -

Po pripojení všetkého sa MPPT nastaví, keď je stav Slnka správny a potenciometer sa ovláda, kým nezačne svietiť LED nabíjania. Okruh fungoval celkom dobre a podrobné fungovanie, nastavenie a vysvetlenie nájdete vo videu prepojenom nižšie.

Dúfam, že sa vám projekt páčil a dozvedeli ste sa niečo užitočné. Ak máte nejaké otázky, nechajte ich prosím v sekcii komentárov nižšie. Môžete tiež použiť naše fóra na zodpovedanie vašich ďalších technických otázok.