Κύκλωμα φορτιστή Solar Cellphone

Το άρθρο περιγράφει διεξοδικά ένα κύκλωμα φορτιστή έξυπνου ηλιακού κινητού τηλεφώνου που βασίζεται σε MPPT. Η ιδέα ζητήθηκε από έναν από τους άπληστους αναγνώστες αυτού του ιστολογίου.

Τεχνικές προδιαγραφές

Είμαι φοιτητής ηλεκτρικής και ηλεκτρονικής τελικής χρονιάς. Ο τελευταίος τίτλος του έργου μου είναι έξυπνος ηλιακός φορτιστής για κινητά τηλέφωνα. ήλπιζα ότι ο κύριος μπορεί να με βοηθήσει στο πώς να κάνω έναν ηλιακό φορτιστή έξυπνο.

Κάτι που συνάντησα ήταν η χρήση διεπαφής χρήστη, όπως η χρήση που οδήγησε στην ενημέρωση του χρήστη εάν η ηλιακή ακτινοβολία είναι αρκετή για να φορτίσει το φορτιστή ή κάτι τέτοιο. Αλλά δεν είμαι σίγουρος για το πώς θα μοιάζει το κύκλωμα και ποια εξαρτήματα χρειάζονται. Ελπίζοντας για βοήθεια από τον κύριε.

Σκεφτόμουν να χρησιμοποιήσω το περιβάλλον εργασίας χρήστη για να κάνω τον ηλιακό φορτιστή «έξυπνο». Με ένα χαρακτηριστικό που ενημερώνει τον χρήστη εάν η ποσότητα του ηλιακού φωτός είναι αρκετή για αποτελεσματική φόρτιση. Για παράδειγμα, εάν η ακτινοβολία φωτός είναι πολύ χαμηλή, ο χρήστης θα ενημερωθεί μέσω φωτιζόμενης λυχνίας LED ή οθόνης.

Και όταν ο ηλιακός φορτιστής είναι πλήρως φορτισμένος, ανάβει ένα LED για να ενημερώσει τον χρήστη ότι ο ηλιακός φορτιστής είναι έτοιμος για χρήση.

Αυτό έχω σκεφτεί για την ανάπτυξη μέχρι τώρα κύριε. Αλλά δεν είμαι σίγουρος για την πολυπλοκότητά του, επομένως είμαι ανοιχτός σε οποιαδήποτε νέα πρόταση για βελτίωση αυτού του σχεδιασμού.

Έχω διαβάσει επίσης ορισμένα άρθρα στο blog του sir σχετικά με το mppt. Δεν είμαι σίγουρος αν θα πρέπει να το προσθέσω σε αυτό το σχέδιο, καθώς δεν γνωρίζω την πολυπλοκότητα της κατασκευής αυτού του κυκλώματος.

Υποτίθεται ότι θα αναπτύξω ένα φορητός έξυπνος ηλιακός φορτιστής για κινητά τηλέφωνα . Ως εκ τούτου, σκέφτηκα να χρησιμοποιήσω το περιβάλλον εργασίας χρήστη για να ενημερώσω τους χρήστες ως «έξυπνη» μέθοδο. Ελπίζω ότι ο κύριος μπορεί να με βοηθήσει στην ανάπτυξη αυτού του κυκλώματος. Είμαι επίσης ανοιχτός σε νέες προτάσεις κύριε.

Σας ευχαριστώ για τα γρήγορα σχόλιά σας και εκτιμώ πραγματικά τη βοήθειά σας, κύριε.

Καλή μέρα κύριε.

Ο σχεδιασμός

Αναφερόμενος στο παραπάνω κύκλωμα έξυπνου ηλιακού φορτιστή, ο σχεδιασμός μπορεί να χωριστεί σε τρία βασικά στάδια:

1) Το mosfet βασίζεται μετατροπέας buck στάδιο.

2) Η αστάθμητη σκηνή IC 555 και

3) Το opamp βασίζεται ηλιακός ιχνηλάτης MPPT στάδιο.

Τα στάδια έχουν σχεδιαστεί για να λειτουργούν με τον ακόλουθο τρόπο:

Ο μετατροπέας buck αποτελείται βασικά από ένα mosfet καναλιού P, μια δίοδο γρήγορης απόκρισης και έναν επαγωγέα. Αυτό το στάδιο περιλαμβάνεται προκειμένου να επιτευχθεί η επιθυμητή ποσότητα σταδιακής τάσης με μέγιστη απόδοση, καθώς η απώλεια με τη μορφή θερμότητας και άλλων παραμέτρων είναι ελάχιστη χρησιμοποιώντας τοπολογία buck.

Το στάδιο IC 555

Το στάδιο IC 555 είναι εξοπλισμένο για τη δημιουργία συχνότητας για το mosfet μετατροπέα buck και επίσης ως ρυθμιστής σταθερής τάσης μέσω του πείρου ελέγχου5. Το BJT στη γείωση του pin5 και διακόπτει τη συχνότητα μετατροπέα buck κάθε φορά που λαμβάνει ένα σήμα ενεργοποίησης βάσης είτε από το στάδιο παρακολούθησης opamp είτε από το σύνολο ανατροφοδότησης που διασχίζει την έξοδο του μετατροπέα buck μέσω της προεπιλογής 10k.

Ερχόμενοι στο στάδιο του opamp, οι εισόδους του μπορεί να θεωρηθούν διαμορφωμένες με τέτοιο τρόπο ώστε το δυναμικό στην είσοδο αντιστροφής του IC να παραμένει πιο ψηλά από την μη αναστρέψιμη είσοδό του λόγω της παρουσίας των τριών διόδων πτώσης 1N4148.

Η προεπιλογή 10k ρυθμίζεται έτσι ώστε στην μέγιστη τάση το δείγμα ηλιακής τάσης στο pin2 να διατηρείται ακριβώς χαμηλότερο από την τάση τροφοδοσίας στο pin7, αυτό είναι απαραίτητο δεδομένου ότι η τροφοδοσία εισόδου δεν πρέπει να είναι υψηλότερη από την τάση τροφοδοσίας του IC σύμφωνα με τους τυπικούς κανόνες και τις προδιαγραφές του IC.

Στην παραπάνω περίπτωση, ο ακροδέκτης εξόδου6 του opamp διατηρείται σε μηδενικό δυναμικό λόγω του χαμηλότερου δυναμικού σκιάς του pin3 από το pin2.

Η βελτιστοποίηση MPPT

Υπό βέλτιστες συνθήκες φορτίου, όταν η προδιαγραφή τάσης φορτίου είναι ισοδύναμη με την βαθμολογία τάσης του ηλιακού πλαισίου, ο πίνακας λειτουργεί αυτόματα με τη μέγιστη απόδοση και ο ανιχνευτής opamp παραμένει αδρανής, ωστόσο σε περίπτωση ανίχνευσης ασύγκριτου ή ασυμβίβαστου φορτίου υπερφόρτωσης, η τάση του πίνακα τείνει για να τραβήξετε προς τα κάτω με το επίπεδο τάσης φορτίου.

Η κατάσταση παρακολουθείται στο pin2, το οποίο εμφανίζει επίσης μια αναλογική πτώση τάσης, αλλά το δυναμικό στο pin3 παραμένει σταθερό και αμετάβλητο λόγω της παρουσίας του πυκνωτή 10uF, μέχρι τη στιγμή που το δυναμικό pin2 τείνει να πηγαίνει κάτω από την πτώση 3 διόδων που βρίσκεται στο pin3 . Το Pin3 αρχίζει τώρα να βλέπει ένα αυξανόμενο δυναμικό από το pin2, το οποίο αποδίδει αμέσως ένα υψηλό στο pin6 του IC.

Το παραπάνω υψηλό στο pin6 στέλνει μια σκανδάλη στη βάση του τρανζίστορ BC547 τοποθετημένο κατά μήκος του pin5 του IC555. Αυτό αναγκάζει το αστάρι να κλείσει τον εαυτό του και την έξοδο buck, το οποίο με τη σειρά του καθιστά το φορτίο αναποτελεσματικό αποκαθιστώντας την ομαλότητα σε ολόκληρο το πλαίσιο και το στάδιο του opamp tracker ... ο κύκλος συνεχίζει να αλλάζει γρήγορα, διασφαλίζοντας μια βελτιστοποιημένη τάση για το φορτίο καθώς και βελτιστοποιημένο φορτίο για τον πίνακα έτσι ώστε η τάση του να μην πέφτει ποτέ κάτω από την κρίσιμη ζώνη «γόνατος».

Ο επαγωγέας του σταδίου μετατροπέα μπορεί να κατασκευαστεί χρησιμοποιώντας σύρμα μαγνήτη 22 SWG, με περίπου 20 στροφές πάνω από οποιοδήποτε κατάλληλο πυρήνα φερρίτη.

Η προεπιλογή 10k μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη ρύθμιση της τάσης buck στα απαιτούμενα επίπεδα σύμφωνα με τις προδιαγραφές φορτίου.

Πώς να ρυθμίσετε το κύκλωμα

Μόλις κατασκευαστεί, ο παραπάνω εξηγημένος έξυπνος ηλιακός φορτιστής μπορεί να ρυθμιστεί με τις ακόλουθες διαδικασίες:

1) Μην συνδέετε φορτίο στην έξοδο.

2) Εφαρμόστε ένα εξωτερικό DC (πολύ χαμηλό ρεύμα) κατά μήκος της εισόδου του κυκλώματος όπου ο πίνακας προορίζεται να συνδεθεί. Αυτό το DC πρέπει να είναι σε επίπεδο περίπου ίσο με τις επιλεγμένες προδιαγραφές τάσης αιχμής πίνακα.

3) Ρυθμίστε την προεπιλογή 10k του opamp έτσι ώστε το δυναμικό στο pin2 να γίνει ελαφρώς χαμηλότερο από το δυναμικό στο pin7 του IC.

4) Στη συνέχεια, ρυθμίστε τις άλλες 10k προεπιλογές έτσι ώστε η έξοδος από τον μετατροπέα buck να παράγει τάση ίση με την προβλεπόμενη βαθμολογία τάσης φορτίου. Εάν πρόκειται για κινητό τηλέφωνο που πρέπει να φορτιστεί, η τάση μπορεί να ρυθμιστεί στα 5V, για μια κυψέλη ιόντων λιθίου μπορεί να ρυθμιστεί σε 4.2V και ούτω καθεξής.

4) Τέλος, συνδέστε ένα εικονικό φορτίο που μπορεί να έχει βαθμολογία τάσης λειτουργίας πολύ χαμηλότερη από την είσοδο DC αλλά υψηλότερη βαθμολογία ρεύματος από την είσοδο DC .... και ελέγξτε τη συνολική απόκριση από το κύκλωμα.

Το κύκλωμα πρέπει να παράγει τα ακόλουθα αποτελέσματα:

Με την τροφοδοσία pin6 συνδεδεμένη με το pin5 BJT του IC 555, το DC δεν πρέπει να εμφανίζει πτώση μεγαλύτερη από 2V από το πραγματικό της μέγεθος. Δηλαδή εάν το DC εισόδου είναι 15V και το φορτίο είναι 6V, η πτώση κατά μήκος της εισόδου DC μπορεί να φαίνεται ότι δεν υπερβαίνει τα 13V.

Αντιστρόφως με τον πείρο 6 αποσυνδεδεμένο, αυτό πρέπει να πέσει και να ευθυγραμμιστεί σύμφωνα με την τάση φορτίου, δηλαδή εάν το DC είναι 15V και το φορτίο είναι 6V, η είσοδος DC μπορεί να φαίνεται να πέφτει στα 6V.

Τα παραπάνω αποτελέσματα επιβεβαιώνουν τη σωστή και βέλτιστη λειτουργία του προτεινόμενου κυκλώματος φορτιστή έξυπνων ηλιακών κυττάρων.

Τα στάδια πρέπει να κατασκευαστούν, να δοκιμαστούν, να επιβεβαιωθούν σταδιακά και στη συνέχεια να ενσωματωθούν μαζί.