¿Conversión de CC a CC para energía solar, lista o personalizada?

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Estoy trabajando en un pequeño sistema de energía solar. El problema crítico ahora mismo para mí es cómo hacer la conversión de CC a CC. Esencialmente, el problema es que tiene una gran variedad de baterías de plomo de 12 V grandes y necesita alimentar una amplia variedad de dispositivos de CC que normalmente requieren voltajes como 3, 5, -5 y 9. Además, puede tener dispositivos de 12 V pero necesita un suministro regulado , por lo que incluso para conectar las baterías a un dispositivo de 12 V no es trivial.

Problema # 1: confuso multiplicidad de posibilidades de circuitos

Las principales opciones disponibles en el mercado parecen ser los convertidores Buck o los DC switchers. Un problema es que hay muchas formas diferentes de diseñar dichos dispositivos y lo que puede comprar es a menudo una caja negra, por lo que a menudo no sabe qué tipo de circuito está comprando. Los fabricantes afirman que la eficiencia a menudo es muy diferente de la eficiencia real que realmente obtiene cuando lo conecta y mide. Por lo tanto, es difícil saber sin mucho ensayo y error qué productos pueden ser buenos o malos.

Problema # 2: circuitos de compromiso

Muchos productos de conmutación aceptan un rango de voltajes de entrada, por lo que pueden ser "diseños de compromiso" que sacrifican la eficiencia por la flexibilidad. En mi caso, solo tengo UN voltaje de entrada: 12 V, por lo que no necesito un chip que acepte un rango de voltajes de entrada. Por lo tanto, si compro chips de conmutación, es posible que pierda innecesariamente eficiencia para obtener la flexibilidad que no necesito.

Problema nº 3: diseños de una sola entrada y salida única

Prácticamente todos los productos comerciales no están diseñados para generar un rango de diferentes voltajes de salida; Toman una entrada y generan una salida. Por lo tanto, para usar componentes estándar, tiene que usar un montón de diferentes convertidores independientes, que son voluminosos y probablemente mucho más ineficientes que un diseño integrado.

Diseño personalizado

Para evitar estos problemas, la alternativa es hacer un diseño personalizado: una placa que toma una entrada grande de 12V, la divide y la regula a un rango de diferentes voltajes más pequeños de acuerdo con lo que se desea. Entonces, por ejemplo, la placa podría tener salidas 6x 3V, salidas 8x 5V, salidas 5x 9V, etc., lo que yo quiera. El desafío es que hacer una junta de este tipo, especialmente una que tenga buena eficiencia, es potencialmente extremadamente complicado. Por ejemplo, he estado leyendo el libro "Transistores de GaN para una conversión eficiente de energía" por Alex Lidow y "Switch-Mode Power Supplies" por Christophe Basso y es evidente que hacer un tablero de este tipo podría ser extremadamente complicado y llevar mucho tiempo, al menos para mí. Aunque supongo que una alternativa sería pagarle a un experto para que lo diseñe.

Aquí hay una solución a medio camino y es hacer una placa personalizada, pero usar conmutadores, que vienen en paquetes SMD. Simplemente pegas un montón de conmutadores en la placa, por lo que resuelves la gran cantidad de problemas de dispositivos, pero el diseño no está realmente integrado, es solo una gran cantidad de conmutadores en la misma caja.

Entonces, ¿cuál sería una buena solución aquí? Si estoy tratando de obtener una eficiencia de > 95%, es juntar productos comerciales "lo suficientemente buenos" (Opción 1) o debo buscar en una caja de conmutadores múltiples (Opción 2) o ir completamente loco e intentar hacer un tablero personalizado (Opción 3)?

    
pregunta Tyler Durden

1 respuesta

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Los productos estándar se usan cuando usted solo quiere algo para hacer un trabajo, y no necesita saber qué tipo de circuito utiliza. Si hace el trabajo es bueno.

Si un producto no cumple con las especificaciones reclamadas, puede ser fraudulento, o no entiendes las especificaciones.

Todo es un compromiso. Está utilizando baterías de plomo-ácido, eso es un compromiso.

Una batería de plomo de 12V no es solo 12V, su voltaje puede variar desde más de 14V a plena carga hasta 11V o menos cuando se descarga. Un convertidor optimizado para este rango puede funcionar ligeramente mejor que uno diseñado para manejar una tensión más alta. O puede que no, dependiendo del circuito particular y los componentes utilizados en cada convertidor.

Los convertidores estándar suelen ser de salida única porque eso es lo que la mayoría de los clientes quieren, ¡y no hay ninguna ganancia en tener sus estantes llenos de productos que la gente no quiere!

Un convertidor de salida múltiple solo es bueno para una aplicación específica que necesita una combinación particular de voltajes y corrientes de salida, por ejemplo. Una placa base de PC. A menudo tienen un solo circuito de conmutación que utiliza un transformador para generar los diferentes voltajes de salida. Como resultado, puede haber alguna interacción entre las salidas. Este es un compromiso, pero funciona para ciertas aplicaciones.

Diseño personalizado

Si los componentes estándar no son satisfactorios, la única solución es un diseño personalizado. Pero eso tiene sus propios compromisos, por lo tanto, antes de que decida ir por ese camino, considere si realmente lo necesita, cuáles son las ventajas y desventajas, y qué diferencia hará para todo el sistema.

No se obsesione con la eficiencia del convertidor sin tener en cuenta otros componentes del sistema. ¿Por qué estás usando baterías de plomo-ácido? ¿Por qué necesitas múltiples voltajes de salida? ¿Cuánta capacidad necesita realmente y qué está dispuesto a hacer para obtenerla?

Los sistemas solares generalmente tienen una eficiencia muy baja porque los paneles en sí mismos no son eficientes, pero eso no importa siempre que obtenga la potencia que necesita. La variación en la producción solar debido a las condiciones climáticas es tan grande que no tiene sentido preocuparse por un poco de pérdida adicional en los convertidores. Si está tan cerca del límite que hace una diferencia, ¡necesita más capacidad!

  

Entonces, ¿cuál sería una buena solución aquí? Si estoy tratando de obtener > 95%   eficiencia, es improvisar productos comerciales "suficientemente buenos"   (Opción 1) o debería mirar una caja de varios conmutadores (Opción 2) o ir   cerdo entero y tratar de hacer un tablero personalizado (Opción 3)?

Primero elimine el requisito de > 95% de eficiencia. Luego decida si el esfuerzo de producir un tablero personalizado vale la pena. Los diseños complejos de convertidores de conmutación no son fáciles de entender, por lo tanto, a menos que tenga experiencia en esta área, podría ser mejor usar solo productos comerciales probados.

    
respondido por el Bruce Abbott

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