Circuito del caricatore del cellulare solare

L'articolo discute in modo esauriente un circuito di ricarica per telefoni cellulari solari intelligenti basato su MPPT. L'idea è stata richiesta da uno degli avidi lettori di questo blog.

Specifiche tecniche

Sono uno studente dell'ultimo anno di elettricità ed elettronica. Il titolo del mio progetto dell'ultimo anno è un caricatore solare intelligente per telefoni cellulari. Speravo che il signore potesse aiutarmi su come rendere intelligente un caricabatterie solare.

Qualcosa in cui mi sono imbattuto è stato l'utilizzo dell'interfaccia utente come l'uso del led per informare l'utente se la radiazione solare è sufficiente per caricare il caricabatterie o qualcosa del genere. Ma non sono sicuro di come sarà il circuito e di quali componenti sono necessari. Spero in qualche aiuto dal signore.

Stavo pensando di utilizzare l'interfaccia utente per rendere 'intelligente' il caricatore solare. Con una funzione che informa l'utente se la quantità di luce solare è sufficiente per una ricarica efficiente. Ad esempio, se la radiazione luminosa è troppo bassa, l'utente verrà informato tramite LED illuminato o display.

E quando il caricatore solare è completamente carico, un LED si accende per informare l'utente che il caricatore solare è pronto per l'uso.

Questo è ciò che ho pensato di sviluppare finora, signore. Ma non sono sicuro della sua complessità, quindi sono aperto a qualsiasi nuovo suggerimento per migliorare questo design.

Ho anche letto alcuni articoli sul blog di sir riguardo a mppt. Non sono sicuro se dovrei considerare di aggiungerlo a questo progetto poiché non ho familiarità con la complessità della costruzione di questo circuito.

Dovrei sviluppare un file caricatore solare intelligente portatile per telefoni cellulari . Pertanto ho considerato l'utilizzo dell'interfaccia utente per informare gli utenti come metodo 'intelligente'. Spero che il signore possa aiutarmi con lo sviluppo di questo circuito. Sono anche aperto a nuovi suggerimenti, signore.

Grazie per il tuo rapido feedback e apprezzo davvero la tua assistenza, signore.

Buona giornata, signore.

Il design

Facendo riferimento al circuito del caricatore solare intelligente sopra, il progetto può essere suddiviso in tre fasi fondamentali:

1) Il mosfet basato convertitore buck palcoscenico.

2) Il palco astabile IC 555 e

3) L'opamp basato inseguitore solare MPPT palcoscenico.

Le fasi sono progettate per funzionare nel modo seguente:

Il convertitore buck fondamentalmente comprende un mosfet a canale P, un diodo a risposta rapida e un induttore. Questa fase è inclusa per ottenere la quantità di tensione ridotta desiderata con la massima efficienza, poiché la perdita sotto forma di calore e altri parametri sono minimi utilizzando una topologia buck.

Lo stadio IC 555

Lo stadio IC 555 è predisposto per generare una frequenza per il mosfet del convertitore buck e anche come regolatore di tensione costante attraverso il suo pin di controllo5. Il BJT sulla sua massa pin5 e spegne la frequenza del convertitore buck ogni volta che riceve un segnale di trigger di base dallo stadio del tracker opamp o dal feedback impostato sull'uscita del convertitore buck tramite il preset 10k.

Venendo allo stadio operazionale, i suoi ingressi possono essere visti configurati in modo tale che il potenziale all'ingresso invertente dell'IC rimanga un pizzico più alto del suo ingresso non invertente a causa della presenza dei tre diodi di caduta 1N4148.

Il preset 10k è regolato in modo tale che alla tensione di picco la tensione solare del campione sul pin2 sia mantenuta appena inferiore alla tensione di alimentazione sul pin7, questo è essenziale poiché l'alimentazione in ingresso non dovrebbe essere superiore alla tensione di alimentazione dell'IC secondo le regole standard e le specifiche dell'IC.

Nella situazione di cui sopra, l'uscita pin6 dell'opamp è mantenuto a potenziale zero a causa del potenziale di ombra inferiore di pin3 rispetto a pin2.

L'ottimizzazione MPPT

In condizioni di carico ottimali, quando la specifica della tensione di carico è alla pari con la tensione nominale del pannello solare, il pannello funziona automaticamente con la massima efficienza e il tracker opamp rimane inattivo, tuttavia nel caso in cui venga rilevato un carico di sovraccarico non corrispondente o incompatibile, la tensione del pannello tende essere abbattuto con il livello di tensione del carico.

La situazione è tracciata sul pin2 che subisce anche una caduta di tensione proporzionale, ma il potenziale sul pin3 rimane solido e immobile a causa della presenza del condensatore da 10uF, fino al momento in cui il potenziale del pin2 tende a scendere sotto la caduta di 3 diodi impostata su pin3 . Pin3 ora inizia a vedere un potenziale in aumento rispetto a pin2, che rende istantaneamente un alto al pin6 dell'IC.

L'alto sopra al pin6 invia un trigger alla base del transistor BC547 posizionato sul pin5 dell'IC555. Questo costringe l'asta a spegnersi da solo e l'uscita buck, che a sua volta rende il carico inefficace ripristinando la normalità attraverso il pannello e lo stadio del tracker opamp ... il ciclo continua a commutare rapidamente, garantendo una tensione ottimizzata per il carico e un carico ottimizzato per il pannello in modo che la sua tensione non scenda mai al di sotto della sua zona critica 'ginocchio'.

L'induttore dello stadio del convertitore può essere costruito utilizzando 22 fili magnetici SWG, con circa 20 giri su qualsiasi nucleo di ferrite adatto.

Il preset 10k può essere utilizzato per regolare la tensione buck ai livelli richiesti secondo le specifiche di carico.

Come impostare il circuito

Una volta costruito, il caricatore solare intelligente sopra spiegato può essere impostato con le seguenti procedure:

1) Non collegare alcun carico all'uscita.

2) Applicare una CC esterna (corrente molto bassa) all'ingresso del circuito in cui si intende collegare il pannello. Questa CC dovrebbe essere a un livello approssimativamente uguale alle specifiche di tensione di picco del pannello selezionate.

3) Regolare il preset 10k dell'amplificatore operazionale in modo che il potenziale sul pin2 diventi leggermente inferiore al potenziale sul pin7 dell'IC.

4) Quindi, regolare gli altri 10k preset in modo che l'uscita dal convertitore buck produca una tensione appena uguale alla tensione nominale di carico prevista. Se è un telefono cellulare che deve essere caricato, la tensione può essere impostata su 5V, per una cella agli ioni di litio può essere impostata su 4.2V e così via.

4) Infine collegare un carico fittizio che può avere una tensione nominale di esercizio molto inferiore alla CC di ingresso ma una corrente nominale superiore alla CC di ingresso .... e controllare la risposta complessiva del circuito.

Il circuito deve produrre i seguenti risultati:

Con l'alimentazione pin6 collegata al pin5 BJT dell'IC 555, la corrente continua non dovrebbe mostrare una caduta superiore a 2V rispetto alla sua grandezza effettiva. Significa che se l'ingresso CC è 15 V e il carico è 6 V, la caduta attraverso l'ingresso CC può essere vista non superiore a 13 V.

Al contrario con il pin6 scollegato questo deve cadere e allinearsi in base alla tensione di carico, cioè se la DC è 15V e il carico è 6V, la DC in ingresso può essere vista cadere a 6V.

I risultati sopra riportati confermerebbero un corretto e ottimale funzionamento del circuito di ricarica per telefoni cellulari solari intelligenti proposto.

Le fasi devono essere costruite, testate, confermate passo passo e quindi integrate insieme.