Cargador de supercapacitores alimentado por células solares con un extraño problema de regulador de voltaje de salida

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Tengo un problema extraño en un diseño de circuito de baja potencia. Diseñé un convertidor Buck-boost como un circuito de seguimiento del punto de máxima potencia (controle la salida de la celda solar dentro de un pequeño rango de voltaje dentro de +/- 5% de su máxima potencia) para celdas solares pequeñas (3.5 V 0.2mA de salida típica en condiciones de luz interior). El convertidor Buck-boost funciona bien. La salida se utiliza para cargar un supercap con capacitancia 2F y un voltaje nominal de 2.5V.

Luego pensé que necesitaba un voltaje regulado en el extremo de salida (3.3 V o 5 V). Así que utilicé un convertidor de impulso TI TPS61221 / 2 como regulador de voltaje de salida. Descubrí que, para un condensador grande como el supercap, hay un problema durante el arranque. Cuando comienzo a cargar el supercap de 0V a 2.5V, el TPS6122x intentará iniciarse cuando el voltaje del supercap alcance los 0.8V, pero no podrá iniciarse y el voltaje caerá a 0.6V. La oscilación se repetirá una y otra vez, y nunca arrancará correctamente.

Así que decidí incluir un circuito de "inicio" usando un comparador MAX9064 y un interruptor de carga TI TPS22902. Mi idea es que solo comenzará a conectar la salida de supercap a TPS6122x cuando el voltaje de supercap (SC) sea superior a 1.5V. (Hay una histéresis configurada en el comparador para un flanco ascendente de 1.5V, flanco descendente de 1.0V, pero no dibujé en los esquemas aquí. Los capacitores de entrada y salida para TPS6122x existen, pero tampoco se dibujan en esto). El min Vcc para MAX9064 es 1V. Me conecté (con diodo) desde la celda solar, la salida TPS6122x y el supercapto a un "capacitor Vcc" para obtener un voltaje de C2 a > 1 V durante el inicio. Tire hacia abajo de la resistencia utilizada en la salida de MAX9064 para garantizar un bajo en la habilitación de TPS22902. Vea la imagen adjunta.

Sin embargo, lo suficientemente divertido, ¡este circuito a veces no funciona! Lo que significa que todavía tiene la extraña oscilación a 0,8 V cuando lo desconecto explícitamente con un interruptor de carga. No debería pasar nada antes de que el supercap alcance 1.5V. Pero si siempre es así, voy a cambiar el circuito. Pero luego me enteré, ¡muchas veces funciona bien! Va a 1.5V y arranca el TPS6122x. Estoy muy confundido, ¿hay algún problema con la configuración? ¿Qué podría causar este problema gracioso? Resistencia desplegable? ¿Problema del interruptor de carga? Vcc? ¿O supercap en sí?

    
pregunta user38668

3 respuestas

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¿Cuál es la frecuencia de la oscilación que observas?

Si se trata de una frecuencia relativamente baja, la caída probablemente se deba solo al energizar la tapa de salida y el inductor del TPS61222. Podría arreglar eso agregando más histéresis en el comparador. Sin embargo, me parece poco probable, porque la súper gorra es muy grande.

Si es de alta frecuencia, podría deberse a caídas inductivas y resistivas en la ruta entre el supercap y la entrada al TPS61222 (incluida la resistencia interna del propio supercap, que probablemente sea considerable). Una vez más, agregar más histéresis en el comparador ayudará a solucionarlo. También puede mejorar la situación utilizando un condensador de entrada masiva justo al lado del inductor para mantener la entrada al TPS61222 frente a las corrientes relativamente grandes que verá al inicio. Esto funcionará si toma la recomendación de Simon y maneja la EN. Pin del convertidor boost en lugar de un interruptor de carga. Esa recomendación es probablemente una buena de todas formas, ya que le ahorra una parte.

Tenga en cuenta que si está ejecutando una carga en la salida del impulso, puede observar algún tipo de "oscilación" cada vez que su potencia de carga exceda la potencia de entrada de la celda. La célula solar cargará la súper tapa hasta que se active el impulso, momento en el cual la energía extraída del SC supera la cantidad que entra y el voltaje comienza a disminuir. Continúa cayendo hasta que el TPS61222 se apaga / se desconecta, y luego el proceso comienza de nuevo.

    
respondido por el user49628
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Probablemente encontrará que las tapas están almacenando carga para que el comparador actúe como una memoria. Esta memoria puede durar decenas de segundos debido a las bajas corrientes. Trate de eliminar el comparador y amp; cargue el interruptor por completo y use el pin EN en el TPS61222 como habilitación (dos resistencias funcionarán), (consulte la página 4 de la hoja de datos para obtener ideas) o use el comparador para encender el pin EN (o mejor aún, un terminal de 3 terminales Restablecer chip).

    
respondido por el Simon
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Básicamente has creado un pequeño circuito de tanques. El problema es que si la frecuencia de resonancia del circuito del tanque alcanza la retroalimentación, habrá armónicos que harán que se detenga la carga. Yo pondría una pequeña carga en línea con la resistencia / condensador que se puede encender y apagar según sea necesario actuando como un búfer. La misma idea que se usa normalmente para evitar que un interruptor de contactos deje de hablar. Trabajo en el campo de calentamiento por inducción y trabajo con una gran cantidad de oscilaciones o problemas de ruido eléctrico que dan señales de realimentación defectuosas.

    
respondido por el Jeramie

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