วงจรชาร์จโซล่าเซลล์

บทความนี้กล่าวถึงวงจรชาร์จโทรศัพท์โซล่าเซลล์อัจฉริยะแบบ MPPT ความคิดนี้ได้รับการร้องขอจากหนึ่งในผู้อ่านตัวยงของบล็อกนี้

ข้อกำหนดทางเทคนิค

ฉันเป็นนักศึกษาปีสุดท้ายด้านไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ ชื่อโครงการปีสุดท้ายของฉันคือเครื่องชาร์จพลังงานแสงอาทิตย์อัจฉริยะสำหรับโทรศัพท์มือถือ ฉันหวังว่าคุณชายจะช่วยฉันในการสร้างเครื่องชาร์จพลังงานแสงอาทิตย์อย่างชาญฉลาด

สิ่งที่ฉันพบคือการใช้อินเทอร์เฟซผู้ใช้เช่นการใช้งานเพื่อแจ้งให้ผู้ใช้ทราบว่ารังสีดวงอาทิตย์เพียงพอที่จะชาร์จอุปกรณ์ชาร์จหรืออะไรทำนองนั้น แต่ฉันไม่แน่ใจว่าวงจรจะเป็นอย่างไรและต้องมีส่วนประกอบอะไรบ้าง หวังว่าจะได้รับความช่วยเหลือจากคุณชาย

ฉันคิดเกี่ยวกับการใช้อินเทอร์เฟซผู้ใช้เพื่อทำให้เครื่องชาร์จพลังงานแสงอาทิตย์ 'อัจฉริยะ' ด้วยคุณสมบัติแจ้งให้ผู้ใช้ทราบว่าปริมาณแสงแดดเพียงพอสำหรับการชาร์จอย่างมีประสิทธิภาพหรือไม่ ตัวอย่างเช่นหากการแผ่รังสีของแสงต่ำเกินไปผู้ใช้จะได้รับแจ้งผ่าน LED ที่ส่องสว่างหรือหน้าจอแสดงผล

และเมื่อเครื่องชาร์จพลังงานแสงอาทิตย์ชาร์จเต็มแล้วไฟ LED จะสว่างขึ้นเพื่อแจ้งให้ผู้ใช้ทราบว่าเครื่องชาร์จพลังงานแสงอาทิตย์พร้อมใช้งานแล้ว

นั่นคือสิ่งที่ฉันคิดเกี่ยวกับการพัฒนาจนถึงตอนนี้ แต่ฉันไม่แน่ใจเกี่ยวกับความซับซ้อนของมันดังนั้นฉันจึงเปิดรับข้อเสนอแนะใหม่ ๆ เพื่อปรับปรุงการออกแบบนี้

ฉันได้อ่านบทความในบล็อกของคุณชายเกี่ยวกับ mppt ด้วย ฉันไม่แน่ใจว่าควรพิจารณาเพิ่มสิ่งนั้นในการออกแบบนี้หรือไม่เนื่องจากฉันไม่คุ้นเคยกับความซับซ้อนของการสร้างวงจรนี้

ฉันควรจะพัฒนาไฟล์ เครื่องชาร์จพลังงานแสงอาทิตย์อัจฉริยะแบบพกพาสำหรับโทรศัพท์มือถือ . ดังนั้นฉันจึงพิจารณาใช้อินเทอร์เฟซผู้ใช้เพื่อแจ้งให้ผู้ใช้ทราบว่าเป็นวิธีการ 'อัจฉริยะ' ท่านหวังสามารถช่วยฉันในการพัฒนาวงจรนี้ ฉันยังเปิดรับข้อเสนอแนะใหม่ ๆ ครับ

ขอบคุณสำหรับคำติชมอย่างรวดเร็วและขอขอบคุณสำหรับความช่วยเหลือของคุณ

มีวันที่ดีครับ

การออกแบบ

จากวงจรชาร์จพลังงานแสงอาทิตย์อัจฉริยะข้างต้นการออกแบบอาจแบ่งออกเป็นสามขั้นตอนพื้นฐาน:

1) ใช้ mosfet ตัวแปลงบั๊ก เวที.

2) เวที IC 555 astable และ

3) ตาม opamp เครื่องติดตามแสงอาทิตย์ MPPT เวที.

ขั้นตอนต่างๆได้รับการออกแบบมาเพื่อใช้งานในลักษณะต่อไปนี้:

โดยทั่วไปตัวแปลงบั๊กประกอบด้วยมอสเฟต P-channel ไดโอดตอบสนองที่รวดเร็วและตัวเหนี่ยวนำ ขั้นตอนนี้รวมอยู่เพื่อให้ได้จำนวนแรงดันไฟฟ้าที่ลดลงตามที่ต้องการโดยมีประสิทธิภาพสูงสุดเนื่องจากการสูญเสียในรูปแบบของความร้อนและพารามิเตอร์อื่น ๆ ต่ำสุดโดยใช้โทโพโลยีบั๊ก

เวที IC 555

ขั้นตอน IC 555 ถูกกำหนดให้สร้างความถี่สำหรับมอสเฟตตัวแปลงบั๊กและยังเป็นตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าคงที่ผ่านพินควบคุม 5 BJT ที่บริเวณพิน 5 และปิดความถี่ตัวแปลงบั๊กทุกครั้งที่ได้รับสัญญาณทริกเกอร์พื้นฐานไม่ว่าจะจากขั้นตอนการติดตาม opamp หรือจากการป้อนกลับที่ตั้งค่าเอาท์พุทตัวแปลงบั๊กผ่านค่าที่ตั้งไว้ล่วงหน้า 10k

เมื่อมาถึงขั้นตอนของ opamp อินพุตของมันอาจถูกกำหนดค่าในลักษณะที่ศักยภาพที่อินพุทอินพุทของ IC อยู่ในระดับที่สูงกว่าอินพุตที่ไม่กลับด้านเนื่องจากมีไดโอดดรอป 1N4148 สามตัว

ค่าที่ตั้งไว้ล่วงหน้า 10k ได้รับการปรับเพื่อให้ที่แรงดันไฟฟ้าสูงสุดแรงดันไฟฟ้าแสงอาทิตย์ตัวอย่างที่พิน 2 จะถูกเก็บไว้ให้ต่ำกว่าแรงดันไฟฟ้าที่พิน 7 ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญเนื่องจากฟีดอินพุตไม่ควรสูงกว่าแรงดันไฟฟ้าของ IC ตามกฎมาตรฐาน และรายละเอียดของ IC

ในสถานการณ์ข้างต้นพินเอาต์พุต 6 ของ opamp จะถูกยึดไว้ที่ศักย์เป็นศูนย์เนื่องจากความสามารถในการแรเงาของพิน 3 ต่ำกว่าพิน 2

การเพิ่มประสิทธิภาพ MPPT

ภายใต้สภาวะโหลดที่เหมาะสมที่สุดเมื่อข้อมูลจำเพาะแรงดันไฟฟ้าของโหลดอยู่ในระดับเดียวกับพิกัดแรงดันไฟฟ้าของแผงโซลาร์เซลล์แผงควบคุมจะทำงานโดยอัตโนมัติอย่างมีประสิทธิภาพสูงสุดและตัวติดตาม opamp จะอยู่เฉยๆอย่างไรก็ตามในกรณีที่ตรวจพบว่ามีการตรวจจับโหลดเกินที่ไม่ตรงกันหรือเข้ากันไม่ได้แรงดันไฟฟ้าของแผงจะมีแนวโน้ม เพื่อดึงลงด้วยระดับแรงดันโหลด

สถานการณ์จะถูกติดตามที่พิน 2 ซึ่งประสบกับแรงดันไฟฟ้าที่ลดลงตามสัดส่วน แต่ศักย์ที่พิน 3 ยังคงแข็งและไม่เคลื่อนที่เนื่องจากมีตัวเก็บประจุ 10uF จนถึงช่วงเวลาที่ศักย์พิน 2 มีแนวโน้มที่จะไปต่ำกว่า 3 ไดโอดที่ตั้งค่าไว้บนพิน 3 . ตอนนี้ Pin3 เริ่มเห็นศักยภาพที่เพิ่มขึ้นกว่าพิน 2 ซึ่งทำให้ IC สูงที่พิน 6 ในทันที

สูงด้านบนที่พิน 6 ส่งทริกเกอร์ที่ฐานของทรานซิสเตอร์ BC547 ที่อยู่ในตำแหน่งข้ามพิน 5 ของ IC555 สิ่งนี้บังคับให้แอสเทเบิลปิดตัวเองและเอาท์พุทบั๊กซึ่งจะทำให้โหลดไม่ได้ผลในการคืนสภาพปกติทั่วทั้งแผงควบคุมและขั้นตอนการติดตาม opamp ... วงจรจะเปลี่ยนไปอย่างรวดเร็วเพื่อให้แน่ใจว่าแรงดันไฟฟ้าที่เหมาะสมสำหรับโหลดเช่นเดียวกับ โหลดที่เหมาะสมที่สุดสำหรับแผงควบคุมเพื่อให้แรงดันไฟฟ้าไม่ต่ำกว่าโซน 'หัวเข่า' ที่สำคัญ

ตัวเหนี่ยวนำของระยะคอนเวอร์เตอร์อาจสร้างขึ้นโดยใช้ลวดแม่เหล็ก 22 SWG โดยมีรอบ 20 รอบบนแกนเฟอร์ไรต์ที่เหมาะสม

อาจใช้ค่าที่ตั้งไว้ล่วงหน้า 10k เพื่อปรับแรงดันไฟฟ้าบั๊กให้อยู่ในระดับที่ต้องการตามข้อกำหนดของโหลด

วิธีการตั้งค่าวงจร

เมื่อสร้างแล้วเครื่องชาร์จพลังงานแสงอาทิตย์อัจฉริยะที่อธิบายไว้ข้างต้นอาจถูกตั้งค่าด้วยขั้นตอนต่อไปนี้:

1) อย่าเชื่อมต่อโหลดใด ๆ ที่เอาต์พุต

2) ใช้ DC ภายนอก (กระแสไฟฟ้าต่ำมาก) ในอินพุทของวงจรที่ต้องการต่อพาเนล DC นี้ควรอยู่ในระดับโดยประมาณเท่ากับข้อมูลจำเพาะแรงดันไฟฟ้าสูงสุดของแผงที่เลือก

3) ปรับค่าที่ตั้งไว้ล่วงหน้า 10k ของ opamp เพื่อให้ศักย์ที่พิน 2 ต่ำกว่าศักย์ที่พิน 7 ของ IC เล็กน้อย

4) จากนั้นปรับค่าที่ตั้งไว้ล่วงหน้า 10k เพื่อให้เอาต์พุตจากตัวแปลงบั๊กสร้างแรงดันไฟฟ้าเท่ากับพิกัดแรงดันไฟฟ้าที่กำหนดไว้ หากเป็นโทรศัพท์มือถือที่ต้องชาร์จแรงดันไฟฟ้าอาจตั้งไว้ที่ 5V สำหรับเซลล์ Li-ion อาจตั้งค่าเป็น 4.2V เป็นต้น

4) สุดท้ายเชื่อมต่อโหลดดัมมี่ซึ่งอาจมีระดับแรงดันไฟฟ้าที่ใช้งานได้ต่ำกว่า DC อินพุตมาก แต่มีพิกัดกระแสสูงกว่า DC อินพุต .... และตรวจสอบการตอบสนองโดยรวมจากวงจร

วงจรจะต้องให้ผลลัพธ์ดังต่อไปนี้:

เมื่อฟีด pin6 เชื่อมต่อกับ pin5 BJT ของ IC 555 แล้ว DC ไม่ควรแสดงการลดลงมากกว่า 2V เกินขนาดจริง หมายถึงถ้าอินพุต DC เป็น 15V และโหลดเป็น 6V การลดลงของ DC อินพุตอาจเห็นได้ไม่เกิน 13V

ตรงกันข้ามกับ pin6 ที่ตัดการเชื่อมต่อสิ่งนี้จะต้องตกและจัดแนวตามแรงดันไฟฟ้านั่นคือถ้า DC เป็น 15V และโหลดเป็น 6V DC อินพุตอาจลดลงที่ 6V

ผลลัพธ์ข้างต้นจะยืนยันการทำงานที่ถูกต้องและเหมาะสมที่สุดของวงจรชาร์จโทรศัพท์เซลล์แสงอาทิตย์อัจฉริยะที่นำเสนอ

ขั้นตอนต่างๆจะต้องสร้างทดสอบยืนยันขั้นตอนที่ชาญฉลาดแล้วรวมเข้าด้วยกัน