Obvod nabíječky solárních mobilních telefonů

Článek komplexně pojednává o obvodu nabíječky chytrých solárních článků založených na MPPT. Nápad požadoval jeden z vášnivých čtenářů tohoto blogu.

Technické specifikace

Jsem studentka posledního ročníku elektrotechniky a elektroniky. Mým posledním rokem projektu je inteligentní solární nabíječka pro mobilní telefony. Doufal jsem, že mi pane může pomoci, jak udělat inteligentní solární nabíječku.

Něco, na co jsem narazil, bylo používání uživatelského rozhraní, například použití vedlo k informování uživatele, zda je sluneční záření dostatečné k nabití nabíječky nebo něco takového. Ale nejsem si jistý, jak bude obvod vypadat a jaké komponenty jsou potřeba. Doufám, že mi nějaká pomoc pomůže.

Přemýšlel jsem o použití uživatelského rozhraní, aby byla solární nabíječka „chytrá“. S funkcí informující uživatele, zda je množství slunečního světla dostatečné pro efektivní nabíjení. Například pokud je světelné záření příliš nízké, bude uživatel informován prostřednictvím rozsvícené LED nebo displeje.

A když je solární nabíječka plně nabitá, rozsvítí se LED, která uživatele informuje, že solární nabíječka je připravena k použití.

To je to, o čem jsem zatím přemýšlel, pane. Ale nejsem si jistý jeho složitostí, proto jsem otevřen jakémukoli novému návrhu na vylepšení tohoto designu.

Přečetl jsem si také několik článků na Sirově blogu týkajících se mppt. Nejsem si jistý, zda bych měl zvážit jeho přidání do tohoto návrhu, protože nejsem obeznámen se složitostí budování tohoto okruhu.

Mám vyvinout a přenosná inteligentní solární nabíječka pro mobilní telefony . Proto jsem zvážil použití uživatelského rozhraní k informování uživatelů jako „inteligentní“ metodu. Doufám, že mi pane pomůže s vývojem tohoto okruhu. Jsem také otevřen všem novým návrhům, pane.

Děkuji za vaši rychlou zpětnou vazbu a opravdu si vážím vaší pomoci, pane.

Přeji krásný den, pane.

Design

S odkazem na výše uvedený inteligentní solární nabíjecí obvod lze design rozdělit do tří základních fází:

1) MOSFET založený převodník bucků etapa.

2) IC 555 astabilní fáze, a

3) Na základě operační zesilovač solární sledovač MPPT etapa.

Fáze jsou navrženy tak, aby fungovaly následujícím způsobem:

Převodník bucků se v zásadě skládá z M-kanálu P-kanálu, diody s rychlou odezvou a induktoru. Tato fáze je zahrnuta, aby bylo dosaženo požadovaného množství sestupného napětí s maximální účinností, protože ztráty ve formě tepla a dalších parametrů jsou při použití topologie buck minimální.

Fáze IC 555

Stupeň IC 555 je upraven tak, aby generoval frekvenci pro mosfet měniče buck a také jako regulátor konstantního napětí prostřednictvím jeho ovládacího kolíku5. BJT na svém místě pin5 a vypne frekvenci převodníku buck pokaždé, když obdrží základní spouštěcí signál buď z fáze sledovače operační zesilovač nebo ze zpětné vazby nastavené na výstupu převaděče buck přes předvolbu 10k.

Když přijde do fáze operační zesilovač, jeho vstupy mohou být viděny nakonfigurovány takovým způsobem, že potenciál na invertujícím vstupu IC zůstává o štipku vyšší než jeho neinvertující vstup kvůli přítomnosti tří klesajících diod 1N4148.

Předvolba 10k je upravena tak, aby při špičkovém napětí bylo vzorkové solární napětí na pin2 udržováno jen na nižší hodnotě než napájecí napětí na pin7, což je zásadní, protože vstupní napájení by nemělo být vyšší než napájecí napětí IC podle standardních pravidel a specifikace IC.

Ve výše uvedené situaci je výstupní kolík 6 operační zesilovač udržován na nulovém potenciálu kvůli nižšímu potenciálu kolíku 3 než kolíku 2.

Optimalizace MPPT

Za optimálních podmínek zátěže, když je specifikace zátěžového napětí srovnatelná s napětím solárního panelu, panel automaticky pracuje s maximální účinností a sledovač operačních zesilovačů zůstává nečinný, avšak v případě, že je snímáno nepřekonatelné nebo nekompatibilní zatížení přetížením, napětí panelu má tendenci aby byl stržen s úrovní napětí zátěže.

Situace je sledována na pin2, který také prochází úměrným poklesem napětí, ale potenciál na pin3 zůstává pevný a nepohnutý kvůli přítomnosti kondenzátoru 10uF, až do okamžiku, kdy má potenciál pin2 tendenci klesnout pod pokles 3 diody nastavený na pin3 . Pin3 nyní začíná být svědkem rostoucího potenciálu než pin2, což okamžitě činí maximum na pin6 IC.

Výše uvedená výše na pin6 vysílá spoušť na základně tranzistoru BC547 umístěného přes pin5 IC555. To nutí astabilní se vypnout a výstup buck, což zase činí zátěž neúčinnou a obnovuje normálnost přes panel a fázi sledovače operačních zesilovačů ... cyklus se rychle přepíná a zajišťuje optimalizované napětí pro zátěž i optimalizované zatížení panelu tak, aby jeho napětí nikdy nekleslo pod jeho kritickou „kolenní“ zónu.

Induktor stupně převodníku může být sestaven pomocí 22 magnetického drátu SWG s přibližně 20 otáčkami přes jakékoli vhodné feritové jádro.

Přednastavení 10k lze použít k nastavení buckového napětí na požadované úrovně podle specifikací zátěže.

Jak nastavit obvod

Po sestavení lze výše vysvětlenou inteligentní solární nabíječku nastavit pomocí následujících postupů:

1) Na výstup nepřipojujte žádnou zátěž.

2) Použijte externí DC (velmi nízký proud) na vstup obvodu, do kterého má být panel zapojen. Tento DC by měl být na úrovni přibližně stejné jako vybrané parametry špičkového napětí panelu.

3) Upravte 10k předvolbu operační zesilovače tak, aby potenciál na pin2 byl o něco nižší než potenciál na pin7 IC.

4) Dále upravte dalších 10k přednastavení tak, aby výstup z převaděče buck produkoval napětí, které se rovná zamýšlenému jmenovitému napětí zátěže. Pokud je to mobilní telefon, který je třeba nabít, může být napětí nastaveno na 5V, pro Li-iontový článek může být nastaveno na 4,2V atd.

4) Nakonec připojte fiktivní zátěž, která může mít jmenovité provozní napětí mnohem nižší než vstupní stejnosměrný proud, ale vyšší jmenovitý proud než vstupní stejnosměrný proud .... a zkontrolujte celkovou odezvu obvodu.

Obvod musí přinést následující výsledky:

S napájením pin6 připojeným k pin5 BJT u IC 555 by DC neměl vykazovat pokles o více než 2V, než je jeho skutečná velikost. To znamená, že pokud je vstupní stejnosměrný proud 15 V a zátěž je 6 V, lze vidět pokles napříč vstupním stejnosměrným proudem nepřesahující 13 V.

Naopak s odpojeným pinem 6 to musí spadnout a vyrovnat se v souladu se zátěžovým napětím, to znamená, že pokud je stejnosměrný proud 15 V a zátěž 6 V, může být viděn pokles stejnosměrného vstupu na 6 V.

Výše uvedené výsledky by potvrdily správné a optimální fungování navrhovaného obvodu nabíječky chytrých solárních článků.

Fáze musí být sestavena, testována, potvrzena krok za krokem a poté společně integrována.