Controlador de càrrega solar Mppt mitjançant lt3562

Gairebé tots els sistemes basats en el Solar tenen associada una bateria que s’ha de carregar amb energia solar i, després, l’energia de la bateria s’utilitzarà per conduir les càrregues. Hi ha diverses opcions disponibles per carregar una bateria de liti; també hem creat un circuit de càrrega de bateria de liti senzill. Però per carregar una bateria amb un panell solar, l’elecció més popular és la topologia MPPT o de seguiment de punts de màxima potència, ja que proporciona una precisió molt millor que altres mètodes com els carregadors controlats per PWM.

MPPT és un algorisme que s’utilitza habitualment en els carregadors solars. El controlador de càrrega mesura el voltatge de sortida dels panells i el voltatge de la bateria i, en obtenir aquestes dues dades, les compara per decidir la millor potència que el panell podria proporcionar per carregar la bateria. Sigui quina sigui la situació, ja sigui en condicions de llum solar bona o deficient, el controlador de càrrega MPPT utilitza aquest factor de sortida de potència màxima i el converteix en el millor voltatge i corrent de càrrega de la bateria. Sempre que es baixa la potència del panell solar, també disminueix el corrent de càrrega de la bateria.

Per tant, en condicions de llum solar deficients, la bateria es carrega contínuament segons la sortida del panell solar. Normalment no és el cas dels carregadors solars normals. Com que cada panell solar té una potència màxima de corrent de sortida i una potència de curtcircuit. Sempre que el panell solar no pot proporcionar la sortida de corrent adequada, la tensió cau significativament i el corrent de càrrega no canvia i creua la qualificació de corrent de curtcircuit fent que la tensió de sortida del panell solar sigui zero. Per tant, la càrrega s’atura completament en condicions de llum solar deficients. Però MPPT permet que la bateria es carregui fins i tot en condicions de llum solar deficient, controlant el corrent de càrrega de la bateria.

Els MPPT són al voltant d’un 90-95% d’eficiència en la conversió. No obstant això, l'eficiència també és fiable en funció de la temperatura del controlador solar, la temperatura de la bateria, la qualitat del panell solar i l'eficiència de conversió. En aquest projecte, construirem un carregador Solar MPPT per a bateries de liti i comprovarem la sortida. També podeu consultar el Projecte de monitorització de bateria solar basat en IoT, en el qual monitoritzem alguns paràmetres crítics de la bateria d’una bateria de liti instal·lada en un sistema solar.

Controlador de càrrega MPPT: consideracions de disseny

El circuit de controlador de càrrega MPPT que dissenyem en aquest projecte tindrà les següents especificacions.

1. Es carregarà una bateria 2P2S (6,4-8,4 V)
2. El corrent de càrrega serà de 600 mA
3. Tindrà una opció de càrrega addicional mitjançant un adaptador.

Components necessaris per al controlador MPPT de la construcció

1. Controlador LT3652
2. 1N5819 - 3 unitats
3. Olla de 10k
4. Condensadors de 10uF - 2 unitats
5. LED verd
6. LED taronja
7. Resistència de 220 k
8. Resistència de 330 k
9. Resistència de 200 k
10. Inductor de 68uH
11. Condensador de 1uF
12. Condensador 100uF - 2 unitats
13. Bateria: 7,4V
14. 1k resistències 2 unitats
15. Presa de canó

Diagrama del circuit del carregador solar MPPT

El circuit complet del controlador de càrrega solar es pot trobar a la imatge següent. Podeu fer-hi clic per obtenir una visualització de pàgina completa per obtenir una millor visibilitat.

El circuit utilitza LT3652, que és un carregador de bateries monolític complet que funciona en un rang de voltatge d’entrada de 4,95 V a 32 V. Per tant, el rang màxim d’entrada és de 4,95 V a 32 V tant per a solar com per a adaptador. El LT3652 proporciona característiques de càrrega de corrent constant / tensió constant. Es pot programar mitjançant resistències de detecció de corrent per obtenir un corrent de càrrega màxim de 2A.

A la secció de sortida, el carregador utilitza referència de retroalimentació de voltatge flotant de 3,3V, de manera que qualsevol voltatge flotant de la bateria desitjat fins a 14,4V es pot programar amb un divisor de resistències. El LT3652 també conté un temporitzador de seguretat programable amb un condensador senzill. S'utilitza per a la finalització de la càrrega un cop assolit el temps desitjat. És útil per detectar avaries a la bateria.

El LT3652 requereix una configuració MPPT on es pot utilitzar un potenciòmetre per configurar el punt MPPT. Quan el LT3652 s’alimenta mitjançant un panell solar, s’utilitza el bucle de regulació d’entrada per mantenir el panell a la màxima potència de sortida. Des del lloc on es mantingui la regulació depèn del potenciòmetre de configuració MPPT.

Totes aquestes coses estan connectades a l’esquema. El VR1 s’utilitza per configurar el punt MPPT. R2, R3 i R4 s’utilitzen per configurar el voltatge de càrrega de la bateria 2S (8,4V). La fórmula per configurar el voltatge de la bateria es pot donar per-

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

El condensador C2 s’utilitza per configurar el temporitzador de càrrega. El temporitzador es pot configurar mitjançant la fórmula següent:

tEOC = CTIMER • 4,4 • 10 ⁶ (En hores)

El D3 i el C3 són el díode d’augment i el condensador d’augment. Condueix l'interruptor intern i facilita la saturació del transistor del commutador. El pin d’augment funciona de 0V a 8,5V.

R5 i R6 són una resistència de detecció de corrent connectada en paral·lel. El corrent de càrrega es pot calcular mitjançant la fórmula següent:

RSENSE = 0,1 / ICHG (MÀX.)

La resistència de sentit actual de l’esquema es selecciona 0,5 ohms i 0,22 ohms, que en paral·lel crea 0,15 ohms. Utilitzant la fórmula anterior, produirà gairebé 0,66A de corrent de càrrega. El C4, C5 i C6 són els condensadors de filtre de sortida.

La presa de barril de CC es connecta de manera que el panell solar es desconnecti si s’introdueix una presa d’adaptació a la presa de l’adaptador. El D1 protegirà el panell solar o l'adaptador del flux de corrent invers si no es carrega cap condició.

Disseny de PCB de controlador de càrrega solar

Per al circuit MMPT comentat anteriorment , hem dissenyat la placa de circuits del controlador de carregador MPPT que es mostra a continuació.

El disseny té el pla de coure GND necessari i les vies de connexió adequades. No obstant això, el LT3652 requereix un dissipador de calor de PCB adequat. Això es crea utilitzant el pla de coure GND i col·locant vias en aquest pla de soldadura.

Comanda del PCB

Ara entenem com funcionen els esquemes i podem procedir a la construcció del PCB per al nostre projecte de carregador solar MPPT. El disseny de PCB del circuit anterior també està disponible per descarregar-lo com a Gerber des de l'enllaç.

• Descarregueu GERBER per al carregador solar MPPT

Ara el nostre disseny està llest, és hora de fabricar-los mitjançant el fitxer Gerber. Per fer el PCB des de PCBGOGO és molt fàcil, només cal que seguiu els passos següents:

Pas 1: accediu a www.pcbgogo.com, inscriviu-vos si és la primera vegada. A continuació, a la pestanya Prototip de PCB, introduïu les dimensions del PCB, el nombre de capes i el nombre de PCB que necessiteu. Suposant que el PCB fa 80 cm × 80 cm, podeu establir les dimensions tal com es mostra a continuació.

Pas 2: continueu fent clic al botó Cita ara . Se us dirigirà a una pàgina on establireu uns quants paràmetres addicionals si cal, com ara el material utilitzat entre espais, etc. Però, sobretot, els valors predeterminats funcionaran bé. L’únic que hem de tenir en compte aquí és el preu i el temps. Com podeu veure, el temps de construcció és de només 2-3 dies i només costa 5 dòlars per al nostre PCB. A continuació, podeu seleccionar un mètode d’enviament preferit en funció del vostre requisit.

Pas 3: l'últim pas és carregar el fitxer Gerber i procedir al pagament. Per assegurar-se que el procés és fluix, PCBGOGO verifica si el fitxer Gerber és vàlid abans de procedir al pagament. D'aquesta manera, podeu assegurar-vos que el vostre PCB sigui amigable amb la fabricació i us arribi com a compromès.

Muntatge del PCB

Després d’ordenar el tauler, em va arribar després de diversos dies per missatgeria en una caixa ben empaquetada i ben etiquetada, i com sempre, la qualitat del PCB va ser impressionant. El PCB que he rebut es mostra a continuació. Com veieu, tant la capa superior com la inferior han resultat com s’esperava.

Les vies i els coixinets tenien la mida adequada. Vaig trigar uns 15 minuts a muntar-me a la placa PCB per obtenir un circuit de treball. El tauler muntat es mostra a continuació.

Provant el nostre carregador solar MPPT

Per provar el circuit, s’utilitza un panell solar de 18V.56A de qualificació. La imatge següent és l’especificació detallada del panell solar.

Per carregar s’utilitza una bateria 2P2S (8,4 V 4000 mAH). El circuit complet es prova en condicions de sol moderat.

Després de connectar-ho tot, el MPPT es configura quan l'estat del Sol és correcte i el potenciòmetre es controla fins que el LED de càrrega comenci a brillar. El circuit va funcionar força bé i es pot trobar el funcionament, configuració i explicació detallats al vídeo enllaçat a continuació.

Espero que us hagi agradat el projecte i hàgiu après alguna cosa útil. Si teniu cap pregunta, deixeu-les a la secció de comentaris a continuació. També podeu utilitzar els nostres fòrums per obtenir respostes a les vostres altres consultes tècniques.