Obwód ładowarki słonecznej telefonu komórkowego

W artykule kompleksowo omówiono obwód inteligentnej ładowarki do telefonów słonecznych opartych na MPPT. Pomysł został zgłoszony przez jednego z zapalonych czytelników tego bloga.

Specyfikacja techniczna

Jestem studentem ostatniego roku elektrotechniki i elektroniki. Tytuł mojego projektu z ostatniego roku to inteligentna ładowarka słoneczna do telefonów komórkowych. Miałem nadzieję, że pan może mi pomóc w stworzeniu inteligentnej ładowarki słonecznej.

Coś, na co się natknąłem, polegało na użyciu interfejsu użytkownika, takiego jak użycie, aby poinformować użytkownika, czy promieniowanie słoneczne wystarczy do naładowania ładowarki, czy coś w tym rodzaju. Ale nie jestem pewien, jak będzie wyglądał obwód i jakie komponenty są potrzebne. Liczę na pomoc od pana.

Myślałem o użyciu interfejsu użytkownika, aby ładowarka słoneczna była „inteligentna”. Z funkcją informującą użytkownika, czy ilość światła słonecznego wystarczy do wydajnego ładowania. Na przykład, jeśli promieniowanie świetlne jest zbyt niskie, użytkownik zostanie poinformowany za pomocą zapalonej diody LED lub wyświetlacza.

Gdy ładowarka słoneczna jest w pełni naładowana, zapala się dioda LED informująca użytkownika, że ​​ładowarka słoneczna jest gotowa do użycia.

To jest to, o czym myślałem do tej pory, sir. Ale nie jestem pewien co do jego złożoności, dlatego jestem otwarty na wszelkie nowe sugestie dotyczące ulepszenia tego projektu.

Przeczytałem również kilka artykułów na blogu pana dotyczących mppt. Nie jestem pewien, czy powinienem rozważyć dodanie tego do tego projektu, ponieważ nie jestem zaznajomiony ze złożonością budowy tego obwodu.

Mam opracować przenośna inteligentna ładowarka słoneczna do telefonów komórkowych . Dlatego rozważałem użycie interfejsu użytkownika do informowania użytkowników jako „inteligentną” metodę. Mam nadzieję, że pan może mi pomóc w opracowaniu tego obwodu. Jestem również otwarty na wszelkie nowe sugestie.

Dziękuję za szybką opinię i naprawdę doceniam pana pomoc.

Miłego dnia proszę pana.

Projektowanie

Nawiązując do powyższego obwodu inteligentnej ładowarki słonecznej, projekt można podzielić na trzy podstawowe etapy:

1) Oparty na mosfecie przetwornica etap.

2) Stan astabilny IC 555 i

3) Oparty na opampie lokalizator słoneczny MPPT etap.

Stopnie są zaprojektowane do działania w następujący sposób:

Konwerter buck zasadniczo składa się z mosfetu z kanałem typu P, diody szybkiej odpowiedzi i cewki indukcyjnej. Ten etap jest uwzględniony w celu uzyskania pożądanej wielkości obniżonego napięcia z maksymalną wydajnością, ponieważ straty w postaci ciepła i innych parametrów są minimalne przy zastosowaniu topologii buck.

Etap IC 555

Stopień IC 555 jest tak skonfigurowany, aby generować częstotliwość dla mosfetu przetwornicy buck, a także jako regulator stałego napięcia poprzez swój pin5 sterujący. BJT na jego uziemieniu pin5 i wyłącza częstotliwość przetwornicy buck za każdym razem, gdy odbiera podstawowy sygnał wyzwalający albo ze stopnia śledzenia opampa, albo ze sprzężenia zwrotnego ustawionego na wyjściu przetwornika buck za pośrednictwem ustawienia wstępnego 10k.

Przechodząc do etapu wzmacniacza operacyjnego, jego wejścia można postrzegać jako skonfigurowane w taki sposób, że potencjał na wejściu odwracającym układu scalonego pozostaje szczypta wyższy niż jego wejście nieodwracające z powodu obecności trzech diod opadających 1N4148.

Ustawienie wstępne 10k jest regulowane w taki sposób, że przy napięciu szczytowym przykładowe napięcie słoneczne na styku 2 jest utrzymywane na poziomie nieco niższym niż napięcie zasilania na styku 7, jest to istotne, ponieważ zasilanie wejściowe nie powinno być wyższe niż napięcie zasilania układu scalonego zgodnie ze standardowymi zasadami i specyfikacje IC.

W powyższej sytuacji wyjściowy pin6 wzmacniacza operacyjnego jest utrzymywany na zerowym potencjale z powodu niższego zacienienia potencjału pin3 niż pin2.

Optymalizacja MPPT

W optymalnych warunkach obciążenia, gdy specyfikacja napięcia obciążenia jest zgodna z napięciem znamionowym panelu słonecznego, panel automatycznie działa z maksymalną wydajnością, a urządzenie śledzące opamp pozostaje uśpione, jednak w przypadku wykrycia niedopasowanego lub niekompatybilnego obciążenia przeciążeniowego napięcie panelu ma tendencję zostać obniżony wraz z poziomem napięcia obciążenia.

Sytuacja jest śledzona na pinie 2, który również doświadcza proporcjonalnego spadku napięcia, ale potencjał na pinie3 pozostaje stały i nieporuszony z powodu obecności kondensatora 10uF, do momentu, gdy potencjał pinu2 ma tendencję do zejścia poniżej 3 spadku diody ustawionego na pinie3 . Pin3 zaczyna teraz być świadkiem wzrostu potencjału niż pin2, który natychmiast daje wysoki na pinie 6 układu scalonego.

Powyższy wysoki na styku 6 wysyła wyzwalacz u podstawy tranzystora BC547 umieszczonego w poprzek styku 5 układu IC555. Zmusza to astable do wyłączenia się i wyjścia buck, co z kolei powoduje, że obciążenie jest nieskuteczne, przywracając normalność na panelu i etapie śledzenia opamp ... cykl przełącza się szybko, zapewniając zoptymalizowane napięcie dla obciążenia, a także zoptymalizowane obciążenie panelu, tak aby jego napięcie nigdy nie spadło poniżej krytycznej strefy „kolana”.

Cewka stopnia konwertera może być zbudowana z drutu magnetycznego 22 SWG, z około 20 zwojami na dowolnym odpowiednim rdzeniu ferrytowym.

Ustawienie wstępne 10k może być użyte do dostosowania napięcia buck do wymaganych poziomów, zgodnie ze specyfikacją obciążenia.

Jak skonfigurować obwód

Po zbudowaniu, opisaną powyżej inteligentną ładowarkę słoneczną można ustawić za pomocą następujących procedur:

1) Nie podłączaj żadnego obciążenia do wyjścia.

2) Podłącz zewnętrzny prąd stały (bardzo mały prąd) do wejścia obwodu, do którego panel ma być podłączony. Ten prąd stały powinien mieć poziom w przybliżeniu równy wybranemu szczytowemu napięciu panelu.

3) Dostosuj ustawienie wstępne 10k wzmacniacza operacyjnego tak, aby potencjał na pinie 2 stał się nieco niższy niż potencjał na pinie 7 układu scalonego.

4) Następnie wyreguluj pozostałe 10k wstępne ustawienie tak, aby wyjście z przetwornika buck wytwarzało napięcie równe zamierzonemu napięciu znamionowemu obciążenia. Jeśli jest to telefon komórkowy, który wymaga ładowania, napięcie może być ustawione na 5 V, w przypadku ogniwa litowo-jonowego może być ustawione na 4,2 V i tak dalej.

4) Na koniec podłącz obciążenie zastępcze, które może mieć znamionowe napięcie robocze znacznie niższe niż wejściowe napięcie stałe, ale wyższe natężenie prądu niż wejściowe napięcie stałe ... i sprawdź ogólną odpowiedź obwodu.

Obwód musi dawać następujące wyniki:

Przy zasilaniu pin6 podłączonym do pin5 BJT układu IC 555, prąd stały nie powinien wykazywać spadku większego niż 2 V niż jego rzeczywista wielkość. Oznacza to, że jeśli wejściowe napięcie stałe wynosi 15 V, a obciążenie wynosi 6 V, spadek na wejściowym DC może być widoczny nie przekraczający 13 V.

Odwrotnie, gdy pin 6 jest odłączony, musi spaść i wyrównać zgodnie z napięciem obciążenia, to znaczy, jeśli napięcie stałe wynosi 15 V, a obciążenie 6 V, napięcie wejściowe DC może spaść przy 6 V.

Powyższe wyniki potwierdziłyby prawidłowe i optymalne działanie proponowanego obwodu inteligentnej ładowarki do telefonów słonecznych.

Etapy muszą zostać zbudowane, przetestowane, potwierdzone krok po kroku, a następnie zintegrowane razem.