Контролер сонячного заряду MPTP за допомогою LT3562

Майже у кожній системі, що базується на сонячній батареї, є пов'язана з нею батарея, яка повинна заряджатися від сонячної енергії, і тоді енергія від батареї буде використовуватися для руху навантажень. Для зарядки літієвої батареї доступні різні варіанти, ми також раніше створили просту схему зарядки літієвих батарей. Але для заряджання батареї за допомогою сонячної панелі найпопулярнішим вибором є MPPT або топологія точок відстеження максимальної потужності, оскільки вона забезпечує набагато кращу точність, ніж інші методи, такі як ШІМ-контролери.

MPPT - це алгоритм, який зазвичай використовується в сонячних зарядних пристроях. Контролер заряду вимірює вихідну напругу на панелях та напругу акумулятора, а потім, отримуючи ці два дані, порівнює їх, щоб визначити найкращу потужність, яку панель може забезпечити для зарядки акумулятора. У будь-якій ситуації, незалежно від того, в хорошому чи поганому стані є сонячне світло, контролер заряду MPPT використовує цей максимальний коефіцієнт вихідної потужності і перетворює його на найкращу напругу та струм заряду для акумулятора. Щоразу, коли вихідна потужність сонячної панелі падає, струм заряду акумулятора також зменшується.

Таким чином, в поганих умовах сонячного світла акумулятор постійно заряджається відповідно до потужності сонячної панелі. Зазвичай це не так у звичайних сонячних зарядних пристроях. Оскільки кожна сонячна панель має максимальний вихідний струм і номінальний струм короткого замикання. Коли сонячна панель не може забезпечити належний вихід струму, напруга значно падає, а струм навантаження не змінюється і перетинає номінальний струм короткого замикання, роблячи вихідну напругу сонячної панелі рівним нулю. Отже, зарядка повністю зупиняється в умовах поганого сонячного світла. Але MPPT дозволяє заряджати акумулятор навіть за поганого стану сонячного світла, контролюючи струм заряду акумулятора.

MPPT мають приблизно 90-95% ефективності при перетворенні. Однак ефективність залежить також від температури сонячного драйвера, температури батареї, якості сонячних панелей та ефективності перетворення. У цьому проекті ми побудуємо зарядний пристрій Solar MPPT для літієвих батарей та перевіримо вихід. Ви також можете перевірити проект моніторингу сонячної батареї на основі IoT, в якому ми контролюємо деякі критичні параметри батареї літієвої батареї, встановленої в Сонячній системі.

Контролер заряду MPPT - Розміри дизайну

Схема контролера заряду MPPT, яку ми розробляємо в цьому проекті, матиме наступні характеристики м'яса.

1. Він зарядить акумулятор 2P2S (6,4-8,4 В)
2. Струм заряду становитиме 600мА
3. Він матиме додаткову можливість зарядки за допомогою адаптера.

Компоненти, необхідні для побудови контролера MPPT

1. Драйвер LT3652
2. 1N5819 - 3 шт
3. 10к горщик
4. Конденсатори 10 мкФ - 2 шт
5. Зелений світлодіод
6. Помаранчевий світлодіод
7. 220k резистор
8. 330k резистор
9. 200k резистор
10. Індуктор 68uH
11. Конденсатор 1 мкФ
12. Конденсатор 100 мкФ - 2 шт
13. Акумулятор - 7,4 В
14. 1k резистори 2 шт
15. Гніздо стовбура

Схема електричних зарядних пристроїв MPPT

Повну схему контролера сонячної зарядки можна знайти на зображенні нижче. Ви можете клацнути на ньому для перегляду на всю сторінку, щоб отримати кращу видимість.

Схема використовує LT3652, який є повністю монолітним знижувальним зарядним пристроєм, який працює в діапазоні вхідної напруги від 4,95 до 32 В. Таким чином, максимальний діапазон введення становить 4,95 В до 32 В як для сонячної батареї, так і для адаптера. LT3652 забезпечує постійний струм / постійну характеристику заряду напруги. Його можна запрограмувати через струмові сенсорні резистори на максимум 2А струму заряду.

На вихідній секції зарядний пристрій використовує опорний зворотний зв'язок з поплавковою напругою 3,3 В, тому будь-яку бажану поплавкову напругу акумулятора до 14,4 В можна запрограмувати за допомогою резисторного дільника. LT3652 також містить програмований таймер безпеки з використанням простого конденсатора. Він використовується для припинення заряду після досягнення бажаного часу. Корисно виявляти несправності акумулятора.

LT3652 вимагає налаштування MPPT, де потенціометр можна використовувати для встановлення точки MPPT. Коли LT3652 живиться за допомогою сонячної панелі, вхідний контур регулювання використовується для підтримки панелі на піковій вихідній потужності. Від того, де регулювання підтримується, залежить потенціометр налаштування MPPT.

Всі ці речі пов'язані зі схематичним. VR1 використовується для встановлення точки MPPT. R2, R3 та R4 використовуються для встановлення напруги зарядки акумулятора 2S (8,4 В). Формула для встановлення напруги акумулятора може бути надана шляхом-

RFB1 = (VBAT (FLT) • 2,5 • 10 ⁵) /3,3 і RFB2 = (RFB1 • (2,5 • 10 ⁵)) / (RFB1 - (2,5 • 10 ⁵))

Конденсатор С2 використовується для настройки таймера заряду. Таймер можна встановити, використовуючи формулу нижче

tEOC = CTIMER • 4,4 • 10 ⁶ (через години)

D3 і C3 - це підсилювальний діод і підсилювальний конденсатор. Він приводить в дію внутрішній перемикач і полегшує насичення комутаційного транзистора. Підсилювальний штифт працює від 0 до 8,5 В.

R5 і R6 - це струморезисторний резистор, підключений паралельно. Струм заряду можна розрахувати за наведеною нижче формулою

RSENSE = 0,1 / ICHG (МАКС)

Поточний сенсорний резистор на схемі обраний 0,5 Ом і 0,22 Ом, що паралельно створює 0,15 Ом. Використовуючи наведену вище формулу, він буде виробляти майже 0,66А струму заряду. С4, С5 і С6 є вихідними конденсаторами фільтра.

Гніздо стовбура постійного струму підключено таким чином, що сонячна панель від'єднається, якщо гніздо адаптера вставити в гніздо адаптера. D1 захистить сонячну панель або адаптер від зворотного потоку струму під час заряджання.

Дизайн друкованої плати контролера сонячного заряду

Для вищеописаної схеми MMPT ми розробили друковану плату контролера зарядного пристрою MPPT, яка показана нижче.

Конструкція має необхідну мідну площину GND, а також належні сполучні проміжки. Однак LT3652 вимагає достатнього тепловідводу PCB. Це створюється за допомогою мідної площини GND та розміщення прорізів у цій площині припою.

Замовлення друкованої плати

Тепер ми розуміємо, як працюють схеми, і можемо приступити до створення друкованої плати для нашого проекту MPPT Solar Charger. Схема друкованої плати для вищезазначеної схеми також доступна для завантаження як Gerber за посиланням.

• Завантажте GERBER для сонячного зарядного пристрою MPPT

Тепер наш дизайн готовий, пора їх виготовити за допомогою файлу Гербера. Отримати друковану плату з PCBGOGO досить просто, просто виконайте наведені нижче дії.

Крок 1: Зайдіть на www.pcbgogo.com, підпишіться, якщо це ваш перший раз. Потім на вкладці «Прототип друкованої плати» введіть розміри вашої друкованої плати, кількість шарів та кількість необхідної вам друкованої плати. Припускаючи, що друкована плата становить 80 см × 80 см, ви можете встановити розміри, як показано нижче.

Крок 2: Продовжуйте, натискаючи кнопку Quote Now . Ви потрапите на сторінку, де за необхідності можна встановити кілька додаткових параметрів, наприклад, використовуваний інтервал між доріжками тощо. Але в основному значення за замовчуванням будуть працювати нормально. Єдине, що ми маємо тут врахувати, це ціна та час. Як бачите, час збірки складає лише 2-3 дні, а на нашу друковану плату вона коштує лише 5 доларів. Потім ви можете вибрати бажаний спосіб доставки відповідно до ваших вимог.

Крок 3: Останнім кроком є ​​завантаження файлу Gerber і продовження платежу. Щоб переконатися, що процес є безперебійним, PCBGOGO перевіряє, чи дійсний ваш файл Gerber, перш ніж продовжувати оплату. Таким чином, ви можете бути впевнені, що ваша друкована плата є зручною для виготовлення та зв’яжеться з вами як докладена.

Складання друкованої плати

Після замовлення плати вона через кілька днів дійшла до мене через кур’єра в акуратно поміченій добре упакованій коробці, і як завжди, якість друкованої плати була надзвичайною. Отримана мною друкована плата показана нижче. Як бачите, і верхній, і нижній шар вийшли, як очікувалося.

Віази та прокладки були всіх розмірів. Мені знадобилося близько 15 хвилин, щоб зібрати до плати друкованої плати, щоб отримати робочу схему. Зібрана дошка показана нижче.

Тестування нашого сонячного зарядного пристрою MPPT

Для тестування ланцюга використовується сонячна панель з напругою 18 В.56A. Нижче наведено докладну специфікацію сонячної панелі.

Для зарядки використовується акумулятор 2P2S (8,4 В 4000 мАг). Повна схема перевірена на помірному сонці -

Після підключення всього, MPPT встановлюється, коли стан сонця є належним, а потенціометр контролюється, поки світлодіод заряду не почне світитися. Схема працювала досить добре, і детальну інформацію про роботу, налаштування та пояснення можна знайти у відео, наведеному нижче.

Сподіваюся, вам сподобався проект і ви дізналися щось корисне. Якщо у вас виникли запитання, залиште їх у розділі коментарів нижче. Ви також можете використовувати наші форуми, щоб отримати відповіді на інші технічні запитання.