Regolatore di carica solare mppt con lt3562

Quasi ogni sistema a base solare ha una batteria associata ad essa che deve essere caricata dall'energia solare e quindi l'energia della batteria verrà utilizzata per guidare i carichi. Ci sono più scelte disponibili per caricare una batteria al litio, abbiamo anche costruito un semplice circuito di ricarica della batteria al litio in precedenza. Ma per caricare una batteria con un pannello solare, la scelta più popolare è la topologia del tracker MPPT o del punto di massima potenza perché fornisce una precisione molto migliore rispetto ad altri metodi come i caricabatterie controllati PWM.

MPPT è un algoritmo comunemente utilizzato nei caricatori solari. Il regolatore di carica misura la tensione in uscita dai pannelli e la tensione della batteria, quindi ottenendo questi due dati, li confronta per decidere la migliore potenza che il pannello potrebbe fornire per caricare la batteria. In qualunque situazione, sia in buone o cattive condizioni di luce solare, il regolatore di carica MPPT utilizza questo fattore di potenza massima in uscita e lo converte nella migliore tensione e corrente di carica per la batteria. Ogni volta che la potenza in uscita dal pannello solare diminuisce, diminuisce anche la corrente di carica della batteria.

Pertanto, in condizioni di luce solare scarsa, la batteria viene continuamente caricata in base all'uscita del pannello solare. Questo di solito non è il caso dei normali caricatori solari. Perché ogni pannello solare viene fornito con una corrente nominale di uscita massima e una corrente nominale di cortocircuito. Ogni volta che il pannello solare non è in grado di fornire la corretta uscita di corrente, la tensione scende in modo significativo e la corrente di carico non cambia e attraversa la corrente nominale di cortocircuito rendendo la tensione di uscita del pannello solare zero. Quindi, la ricarica viene interrotta completamente in condizioni di luce solare scarsa. Ma MPPT consente alla batteria di caricarsi anche in condizioni di scarsa luce solare controllando la corrente di carica della batteria.

Gli MPPT sono circa il 90-95% efficienti nella conversione. Tuttavia, l'efficienza dipende anche dalla temperatura del driver solare, dalla temperatura della batteria, dalla qualità del pannello solare e dall'efficienza di conversione. In questo progetto, costruiremo un caricabatterie Solar MPPT per batterie al litio e controlleremo l'uscita. Puoi anche controllare il progetto di monitoraggio della batteria solare basato sull'IoT in cui monitoriamo alcuni parametri critici della batteria di una batteria al litio installata in un sistema solare.

Regolatore di carica MPPT - Considerazioni sulla progettazione

Il circuito del regolatore di carica MPPT che progettiamo in questo progetto avrà le seguenti specifiche carne.

1. Caricherà una batteria 2P2S (6,4-8,4 V)
2. La corrente di carica sarà 600mA
3. Avrà un'opzione di ricarica aggiuntiva utilizzando un adattatore.

Componenti necessari per la creazione di un controller MPPT

1. Driver LT3652
2. 1N5819 - 3 pz
3. Pentola da 10k
4. Condensatori 10uF - 2 pezzi
5. LED verde
6. LED arancione
7. Resistenza da 220k
8. Resistenza da 330k
9. Resistenza da 200k
10. Induttore 68uH
11. Condensatore 1uF
12. Condensatore 100uF - 2 pezzi
13. Batteria: 7,4 V.
14. Resistori 1k 2 pz
15. Presa a barilotto

Schema del circuito del caricatore solare MPPT

Il circuito completo del regolatore di carica solare può essere trovato nell'immagine sottostante. Puoi fare clic su di esso per una visualizzazione a pagina intera per ottenere una migliore visibilità.

Il circuito utilizza LT3652 che è un caricabatterie step-down monolitico completo che funziona in un intervallo di tensione di ingresso da 4,95 V a 32 V. Pertanto, l'intervallo di ingresso massimo è compreso tra 4,95 V e 32 V sia per il solare che per l'adattatore. L'LT3652 fornisce caratteristiche di carica a corrente costante / tensione costante. Può essere programmato tramite resistori di rilevamento della corrente per una corrente di carica massima di 2A.

Sulla sezione di uscita, il caricabatterie utilizza un riferimento di feedback di tensione variabile da 3,3 V, quindi qualsiasi tensione di carica della batteria desiderata fino a 14,4 V può essere programmata con un divisore di resistenza. L'LT3652 contiene anche un timer di sicurezza programmabile utilizzando un semplice condensatore. Viene utilizzato per terminare la carica una volta raggiunto il tempo desiderato. È utile per rilevare i guasti della batteria.

L'LT3652 richiede la configurazione MPPT in cui è possibile utilizzare un potenziometro per impostare il punto MPPT. Quando l'LT3652 è alimentato mediante un pannello solare, il circuito di regolazione dell'ingresso viene utilizzato per mantenere il pannello alla massima potenza di uscita. Da dove viene mantenuta la regolazione dipende dal potenziometro di configurazione MPPT.

Tutte queste cose sono collegate allo schema. Il VR1 viene utilizzato per impostare il punto MPPT. R2, R3 e R4 vengono utilizzati per impostare la tensione di carica della batteria 2S (8,4 V). La formula per impostare la tensione della batteria può essere fornita da:

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

Il condensatore C2 viene utilizzato per impostare il timer di carica. Il timer può essere impostato utilizzando la formula seguente:

tEOC = CTIMER • 4,4 • 10 ⁶ (in ore)

Il D3 e il C3 sono il diodo boost e il condensatore boost. Pilota l'interruttore interno e facilita la saturazione del transistor dell'interruttore. Il pin boost funziona da 0 V a 8,5 V.

R5 e R6 sono un resistore di rilevamento della corrente collegato in parallelo. La corrente di carica può essere calcolata utilizzando la formula seguente:

RSENSE = 0,1 / ICHG (MAX)

Il resistore di rilevamento della corrente nello schema è selezionato 0,5 Ohm e 0,22 Ohm che è in parallelo crea 0,15 Ohm. Utilizzando la formula sopra, produrrà quasi 0,66 A di corrente di carica. C4, C5 e C6 sono i condensatori del filtro di uscita.

Il jack CC a barilotto è collegato in modo tale che il pannello solare si scolleghi se viene inserito un jack adattatore nella presa dell'adattatore. Il D1 proteggerà il pannello solare o l'adattatore dal flusso di corrente inverso durante nessuna condizione di carica.

Progettazione PCB del regolatore di carica solare

Per il circuito MMPT sopra discusso , abbiamo progettato il circuito del controller del caricatore MPPT mostrato di seguito.

Il design ha il necessario piano in rame GND e vie di collegamento adeguate. Tuttavia, l'LT3652 richiede un dissipatore di calore PCB adeguato. Questo viene creato utilizzando il piano di rame GND e posizionando le vie in quel piano di saldatura.

Ordinare il PCB

Ora che abbiamo capito come funzionano gli schemi, possiamo procedere con la costruzione del PCB per il nostro progetto di caricabatterie solare MPPT. Il layout PCB per il circuito sopra è anche disponibile per il download come Gerber dal link.

• Scarica GERBER per MPPT Solar Charger

Ora il nostro design è pronto, è tempo di fabbricarli utilizzando il file Gerber. Per ottenere il PCB fatto da PCBGOGO è abbastanza semplice, segui semplicemente i passaggi seguenti:

Passaggio 1: accedi a www.pcbgogo.com, registrati se è la prima volta. Quindi nella scheda Prototipo PCB, inserisci le dimensioni del tuo PCB, il numero di strati e il numero di PCB richiesto. Supponendo che il PCB sia 80 cm × 80 cm, è possibile impostare le dimensioni come mostrato di seguito.

Passaggio 2: procedi facendo clic sul pulsante Cita ora . Verrai indirizzato a una pagina dove impostare alcuni parametri aggiuntivi, se necessario, come il materiale utilizzato per la spaziatura delle tracce, ecc. L'unica cosa che dobbiamo considerare qui è il prezzo e il tempo. Come puoi vedere, il tempo di costruzione è di soli 2-3 giorni e costa solo $ 5 per il nostro PCB. È quindi possibile selezionare un metodo di spedizione preferito in base alle proprie esigenze.

Passaggio 3: il passaggio finale è caricare il file Gerber e procedere con il pagamento. Per assicurarsi che il processo sia fluido, PCBGOGO verifica se il tuo file Gerber è valido prima di procedere con il pagamento. In questo modo, puoi essere certo che il tuo PCB è facile da fabbricare e ti raggiungerà come impegnato.

Assemblaggio del PCB

Dopo che la scheda è stata ordinata, mi è arrivata dopo alcuni giorni tramite corriere in una scatola ben imballata ben etichettata e, come sempre, la qualità del PCB era eccezionale. Il PCB che è stato ricevuto da me è mostrato di seguito. Come vedi, sia lo strato superiore che quello inferiore sono risultati come previsto.

Le vie e le piazzole erano tutte delle giuste dimensioni. Mi ci sono voluti circa 15 minuti per il montaggio sulla scheda PCB per ottenere un circuito funzionante. La scheda assemblata è mostrata di seguito.

Testare il nostro caricatore solare MPPT

Per testare il circuito, viene utilizzato un pannello solare con 18V.56A di valutazione. L'immagine sotto è la specifica dettagliata del pannello solare.

Per la ricarica viene utilizzata una batteria 2P2S (8,4 V 4000 mAH). Il circuito completo viene testato in condizioni di sole moderato–

Dopo aver collegato tutto, l'MPPT viene impostato quando la condizione del sole è corretta e il potenziometro viene controllato finché il LED di carica non inizia a illuminarsi. Il circuito ha funzionato abbastanza bene e il funzionamento, l'impostazione e la spiegazione dettagliati possono essere trovati nel video collegato di seguito.

Spero ti sia piaciuto il progetto e hai imparato qualcosa di utile. Se hai domande, lasciale nella sezione commenti qui sotto. Puoi anche utilizzare i nostri forum per ottenere risposte alle tue altre domande tecniche.