Circuito de carga del panel solar

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Como muchos otros que intentan cargar un banco de energía desde un panel solar:

Tengo un panel solar que reclama 18V y 280 mA, por lo que 5W y un banco de potencia de 2800 mAh esperan un USB en tan 5V 1A. El simple "circuito" que hice es simplemente un regulador de voltaje reductor de 5V, 2.5A conectado al banco de potencia y el panel.

Mi problema es que el voltaje cae a 0.8-1V cuando se encuentra bajo la luz solar directa y está conectado al banco de energía. No sé qué circuito de carga tiene el banco (un supermercado barato comprado uno) pero parece que está tratando de aguantar todo lo que pueda hasta 1 A y eso hace que el panel se ponga de rodillas. El 1V que recibo es demasiado bajo para que se cargue.

¿Hay algo que pueda poner entre el panel y el banco para limitar la corriente máxima que recibe el banco o algo que se carga y deja salir cuando es suficiente para alimentar al banco?

Sé que el regulador está completamente sobredimensionado, pero tenía uno a mano, supongo que no será el problema. También espero tener en mis manos un IC de carga y una batería más adecuados, pero antes de eso me gustaría que este prototipo funcione.

* editar: Lo que sé sobre el banco de energía es que tiene entrada y salida USB. Dice 3.7V y 2800 mAh, así que supongo que es un ion de célula única allí. No conozco la tolerancia del banco, solo tengo acceso a 5V y al panel. Así que sé que cobra a 5V y no a 1V. Este fin de semana recibiré una fuente de alimentación de laboratorio para poder resolverlo.

    
pregunta Jon

5 respuestas

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Parece que a un nivel fundamental, el panel emite menos energía que lo que usted está tratando de hacer. Eso significa que no puedes "convertir" tu manera de salir de esto. Puede convertir una combinación de voltios y amperios en una diferente, pero el producto volts x amps de la salida nunca puede ser más alto que el producto input volts x amps.

Lo primero que necesita son las especificaciones adecuadas para lo que está tratando de alimentar. Aparentemente espera alrededor de 5 V. Entonces, dale 5 V y mide la corriente. No puede diseñar un circuito para cumplir con un requisito actual si no sabe cuál es ese requisito actual. Eso realmente debería haber sido obvio.

Parece que su conmutador puede suministrar suficiente corriente de salida cuando se le da suficiente voltaje de entrada . El problema es que su panel no puede suministrar la energía necesaria, por lo que el conmutador sigue intentando extraer más corriente del panel. Eso hace que el voltaje del panel caiga, por lo que el conmutador consume aún más corriente, lo que hace que el voltaje del panel caiga aún más, etc. Más bien rápidamente, el voltaje del panel se colapsa. Entonces produce incluso menos energía de la que podría si se administra correctamente.

Entonces, ¿qué hacer? Una posibilidad es agregar otro panel en paralelo. Con suficiente capacidad de corriente de entrada, el sistema al menos funcionará en estado estable a pleno sol. Sin embargo, cuando la insolación desaparece, la tensión se colapsará nuevamente y es posible que no pueda recuperarse cuando vuelva la insolación.

Lo que necesita es un circuito que deshabilite el conmutador por completo cuando el voltaje del panel es demasiado bajo. Si el conmutador no tiene una entrada de apagado, obtenga una que la tenga. Esto se podría hacer con un transistor externo, pero a su nivel aparente es mejor manejar una entrada de apagado que esté diseñada para ese propósito. Muchos conmutadores tienen entradas de apagado (o habilitación), por lo que este no es un requisito oneroso.

Derive la señal de apagado de un comparador con histéresis. Encuentre cuál es el voltaje de potencia máximo razonable para el panel bajo un poco menos que la iluminación óptima, luego establezca el umbral de comparación del comparador un poco por debajo de eso. Coloque el compilador en el umbral un poco por debajo del voltaje de salida del circuito abierto en iluminación media.

Ahora conecte un condensador grande a través del panel. Esto debería ser 10s de mF como mínimo, con una capacidad nominal de 25 V o más.

Lo que sucederá ahora es que el panel cargará el condensador al comparador en el umbral. El interruptor de dólar hace 5 V y su dispositivo se carga. La corriente consumida por el interruptor de inversión excederá lo que está produciendo el panel. Ese condensador suministra la corriente restante, pero se descarga en el proceso. Después de algún tiempo, el voltaje del capacitor cae al umbral de apagado del comparador. El interruptor de dólar se apaga, detiene la carga del dispositivo y deja de extraer la corriente de entrada. La corriente del panel solar ahora carga el condensador y el ciclo se repite.

Cuanto más grande sea el condensador, más tiempo se cargará el dispositivo a la vez. Dependiendo de cómo funcione el cargador en el dispositivo, es posible que necesite un mínimo de tiempo para realizar cualquier carga útil. Un condensador más grande alargará eso a tiempo. También alargará el tiempo de apagado, pero eso no debería molestar al dispositivo.

En general, todavía no está obteniendo más potencia que dentro. Sin embargo, la potencia de salida ahora está en una explosión de alta potencia con espacios intermedios. El dispositivo se carga durante esas ráfagas de alta potencia en la forma en que está destinado a funcionar. Obviamente, la carga general tomará más tiempo, pero eso se debe nuevamente a una física básica limitada por la potencia de entrada disponible.

    
respondido por el Olin Lathrop
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Primero, necesita saber más sobre las características de su panel solar. 18 V y 280 mA no le dicen mucho, ¿es voltaje de circuito abierto y corriente de cortocircuito o valores a la máxima potencia de operación (que probablemente sea)?

Por lo general, la hoja de datos indicará Voc, Isc, Mpp, V @ Mpp e I @ Mpp, puede calcular MPP (punto de máxima potencia) multiplicando V @ Mpp e I @ Mpp pero no Isc y Voc.

Además, necesita regular la corriente que está extrayendo de la corriente como fuente de corriente, si consume demasiada corriente, su voltaje bajará a cero.

Entonces, si su banco de baterías se está cargando a 1A y el valor de Isc de su panel es 280mA, esto significa que bajo 1kW / m2 de luz solar obtendrá 0V, por lo que esto no va a funcionar.

Para cargar una batería de Li-Ion con un panel solar, necesitas una batería con un panel de gran tamaño y algún tipo de regulador MPPT, o un cargador en el que puedas establecer directamente la corriente extraída desde la fuente.

    
respondido por el Damien
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Lo que quieres es una forma de limitar la corriente. Hay convertidores de buck que tienen un potenciómetro para hacer esto, que puede o no ser suficiente para su propósito, ya que es un trabajo manual. Si limita la corriente, el voltaje del panel solar no descenderá a un nivel inutilizable.

    
respondido por el Rick van Schijndel
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Si sus 18V y 280mA son respectivamente Voc (voltaje de circuito abierto que puede producir la célula solar) e Isc (corriente de cortocircuito), eso significa que la célula puede producir 280mA de corriente a un voltaje de salida de 0V y cuando no hay corriente extrayéndose de la celda habría 18V en la salida. Entre estos puntos, la característica de voltaje actual (ejemplo general de una célula solar) se ve así:
No puede utilizar la célula solar por sí sola en un punto operativo 'fuera' de la curva.

    
respondido por el Yrjo Koyen
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El banco de potencia suele ser un banco de celdas LiIon o LiPo individuales en serie (o en paralelo y en serie según la corriente de salida). Tienen un perfil de carga específico con valores de corriente y voltaje específicos necesarios para la carga. Sin este perfil específico en su circuito de carga, podría dañar la batería. Hay chips específicos disponibles para este, como este, de Adafruit .

Lo que necesita es algo como esto entre el banco de energía y el panel solar. A pesar de que el panel solar genera 5W, tal vez sea una mejor estimación del caso y debería hacer sus propias pruebas en cantidades variables de luz solar. Si bien el panel puede proporcionar 18V, debe ver si el circuito del cargador puede aceptar 18V. Si está buscando una tecnología sofisticada para rastrear y extraer la potencia máxima que puede emitir el panel, TI vende chips especializados para cargar desde paneles solares como este uno .

    
respondido por el electrophile

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