Mppt Solarladeregler mit lt3562

Fast jedem solarbasierten System ist eine Batterie zugeordnet, die aus Sonnenenergie aufgeladen werden muss. Anschließend wird die Energie aus der Batterie zum Antrieb der Lasten verwendet. Es gibt mehrere Möglichkeiten zum Laden einer Lithiumbatterie. Wir haben zuvor auch eine einfache Lithiumbatterieladeschaltung gebaut. Um eine Batterie mit einem Solarpanel aufzuladen, ist die MPPT- oder Maximum Power Point Tracker- Topologie die beliebteste Wahl, da sie eine viel bessere Genauigkeit bietet als andere Methoden wie PWM-gesteuerte Ladegeräte.

MPPT ist ein Algorithmus, der üblicherweise in Solarladegeräten verwendet wird. Der Laderegler misst die Ausgangsspannung der Panels und die Batteriespannung. Durch Abrufen dieser beiden Daten werden sie verglichen, um die beste Leistung zu ermitteln, die das Panel zum Laden der Batterie liefern kann. Unabhängig von der Situation, ob bei guter oder schlechter Sonneneinstrahlung, verwendet der MPPT-Laderegler diesen maximalen Ausgangsleistungsfaktor und wandelt ihn in die beste Ladespannung und den besten Ladestrom für die Batterie um. Immer wenn die Leistung des Solarpanels abfällt, nimmt auch der Batterieladestrom ab.

Bei schlechten Sonnenlichtbedingungen wird der Akku entsprechend der Leistung des Solarpanels kontinuierlich aufgeladen. Dies ist bei normalen Solarladegeräten normalerweise nicht der Fall. Denn jedes Solarmodul hat eine maximale Ausgangsstromstärke und eine Kurzschlussstromstärke. Immer wenn das Solarpanel nicht die richtige Stromabgabe liefern konnte, fällt die Spannung erheblich ab und der Laststrom ändert sich nicht und überschreitet den Kurzschlussstrom, sodass die Ausgangsspannung des Solarpanels Null ist. Daher wird der Ladevorgang bei schlechten Sonnenlichtbedingungen vollständig gestoppt. Mit MPPT kann der Akku jedoch auch bei schlechten Sonnenlichtbedingungen aufgeladen werden, indem der Batterieladestrom gesteuert wird.

MPPTs sind bei der Konvertierung zu 90-95% effizient. Der Wirkungsgrad hängt jedoch auch von der Solartreibertemperatur, der Batterietemperatur, der Solarpanelqualität und der Umwandlungseffizienz ab. In diesem Projekt werden wir ein Solar MPPT-Ladegerät für Lithiumbatterien bauen und die Leistung überprüfen. Sie können sich auch das IoT-basierte Solarbatterie-Überwachungsprojekt ansehen, in dem wir einige kritische Batterieparameter einer in einem Sonnensystem installierten Lithiumbatterie überwachen.

MPPT Charge Controller - Überlegungen zum Design

Die MPPT-Ladereglerschaltung, die wir in diesem Projekt entwerfen, hat die folgenden Spezifikationen.

1. Es wird ein 2P2S-Akku (6,4-8,4 V) aufgeladen.
2. Der Ladestrom beträgt 600mA
3. Es wird eine zusätzliche Lademöglichkeit mit einem Adapter geben.

Komponenten, die zum Erstellen des MPPT-Controllers erforderlich sind

1. LT3652 Treiber
2. 1N5819 - 3 Stk
3. 10k Topf
4. 10uF Kondensatoren - 2 Stck
5. Grüne LED
6. Orange LED
7. 220k Widerstand
8. 330k Widerstand
9. 200k Widerstand
10. 68uH Induktor
11. 1uF Kondensator
12. 100uF Kondensator - 2 Stk
13. Batterie - 7,4V
14. 1k Widerstände 2 Stck
15. Laufbuchse

MPPT Solar Charger Schaltplan

Die vollständige Solarladereglerschaltung finden Sie in der Abbildung unten. Sie können darauf klicken, um eine ganzseitige Ansicht zu erhalten und eine bessere Sichtbarkeit zu erzielen.

Die Schaltung verwendet LT3652, ein komplettes monolithisches Ladegerät, das über einen Eingangsspannungsbereich von 4,95 V bis 32 V betrieben wird. Somit beträgt der maximale Eingangsbereich 4,95 V bis 32 V sowohl für Solar als auch für Adapter. Der LT3652 bietet eine Ladecharakteristik für konstanten Strom und konstante Spannung. Es kann über Strommesswiderstände für maximal 2A Ladestrom programmiert werden.

Im Ausgangsbereich verwendet das Ladegerät eine Rückkopplungsreferenz für eine Schwimmspannung von 3,3 V, sodass jede gewünschte Schwebespannung der Batterie bis zu 14,4 V mit einem Widerstandsteiler programmiert werden kann. Der LT3652 enthält auch einen programmierbaren Sicherheitstimer mit einem einfachen Kondensator. Es wird zur Ladungsbeendigung verwendet, nachdem die gewünschte Zeit erreicht ist. Es ist nützlich, Batteriefehler zu erkennen.

Der LT3652 erfordert eine MPPT-Einrichtung, bei der ein Potentiometer zum Einstellen des MPPT-Punkts verwendet werden kann. Wenn der LT3652 über ein Solarpanel mit Strom versorgt wird, wird die Eingangsregelschleife verwendet, um das Panel auf der maximalen Ausgangsleistung zu halten. Von wo aus die Regelung aufrechterhalten wird, hängt vom MPPT-Setup-Potentiometer ab.

All diese Dinge sind mit dem Schaltplan verbunden. Mit dem VR1 wird der MPPT-Punkt eingestellt. Mit R2, R3 und R4 wird die Ladespannung der 2S-Batterie (8,4 V) eingestellt. Die Formel zum Einstellen der Batteriespannung kann gegeben werden durch:

RFB1 = (VBAT (FLT) • 2,5 • 10 ⁵) / 3,3 und RFB2 = (RFB1 • (2,5 • 10 ⁵)) / (RFB1 - (2,5 • 10 ⁵))

Der Kondensator C2 dient zum Einstellen des Ladezeitgebers. Der Timer kann mit der folgenden Formel eingestellt werden:

tEOC = CTIMER • 4,4 • 10 ⁶ (in Stunden)

D3 und C3 sind die Boost-Diode und der Boost-Kondensator. Es steuert den internen Schalter und erleichtert die Sättigung des Schalttransistors. Der Boost-Pin arbeitet von 0 V bis 8,5 V.

R5 und R6 ist ein Strommesswiderstand parallel geschaltet. Der Ladestrom kann mit der folgenden Formel berechnet werden:

RSENSE = 0,1 / ICHG (MAX)

Der Stromschaltwiderstand im Schaltplan wird mit 0,5 Ohm und 0,22 Ohm gewählt, was parallel 0,15 Ohm erzeugt. Unter Verwendung der obigen Formel wird ein Ladestrom von fast 0,66 A erzeugt. C4, C5 und C6 sind die Ausgangsfilterkondensatoren.

Die DC-Barrel-Buchse ist so angeschlossen, dass das Solarpanel getrennt wird, wenn eine Adapterbuchse in die Adapterbuchse eingesetzt wird. Der D1 schützt das Solarpanel oder den Adapter vor dem Rückstromfluss ohne Ladezustand.

Leiterplatten-Design für Solarladeregler

Für die oben beschriebene MMPT-Schaltung haben wir die unten gezeigte MPPT-Ladereglerplatine entworfen.

Das Design verfügt über die erforderliche GND-Kupferebene sowie geeignete Verbindungsdurchkontaktierungen. Der LT3652 benötigt jedoch einen angemessenen PCB-Kühlkörper. Dies wird unter Verwendung der GND-Kupferebene und Platzieren von Durchkontaktierungen in dieser Lötebene erstellt.

Bestellung der Leiterplatte

Nachdem wir nun verstanden haben, wie die Schaltpläne funktionieren, können wir mit dem Aufbau der Leiterplatte für unser MPPT-Solarladeprojekt fortfahren. Das PCB-Layout für die obige Schaltung kann auch als Gerber über den Link heruntergeladen werden.

• Laden Sie GERBER für MPPT Solar Charger herunter

Jetzt ist unser Design fertig, es ist Zeit, sie mithilfe der Gerber-Datei herzustellen. Befolgen Sie einfach die nachstehenden Schritte, um die Leiterplatte mit PCBGOGO fertigzustellen.

Schritt 1: Gehen Sie zu www.pcbgogo.com und melden Sie sich an, wenn Sie zum ersten Mal hier sind. Geben Sie dann auf der Registerkarte PCB Prototype die Abmessungen Ihrer Leiterplatte, die Anzahl der Schichten und die Anzahl der benötigten Leiterplatten ein. Angenommen, die Leiterplatte ist 80 cm × 80 cm groß, können Sie die Abmessungen wie unten gezeigt einstellen.

Schritt 2: Klicken Sie auf die Schaltfläche Jetzt zitieren. Sie werden zu einer Seite weitergeleitet, auf der Sie bei Bedarf einige zusätzliche Parameter wie den verwendeten Spurabstand usw. festlegen können. Meistens funktionieren die Standardwerte jedoch einwandfrei. Das einzige, was wir hier berücksichtigen müssen, ist der Preis und die Zeit. Wie Sie sehen können, beträgt die Bauzeit nur 2-3 Tage und kostet nur 5 US-Dollar für unsere Leiterplatte. Sie können dann eine bevorzugte Versandart auswählen, die Ihren Anforderungen entspricht.

Schritt 3: Der letzte Schritt besteht darin, die Gerber-Datei hochzuladen und mit der Zahlung fortzufahren. Um einen reibungslosen Ablauf zu gewährleisten, überprüft PCBGOGO, ob Ihre Gerber-Datei gültig ist, bevor Sie mit der Zahlung fortfahren. Auf diese Weise können Sie sicher sein, dass Ihre Leiterplatte herstellungsfreundlich ist und Sie als engagiert erreicht.

Montage der Leiterplatte

Nachdem das Board bestellt worden war, erreichte es mich nach einigen Tagen per Kurier in einer ordentlich etikettierten, gut verpackten Schachtel, und wie immer war die Qualität der Platine fantastisch. Die von mir empfangene Leiterplatte ist unten dargestellt. Wie Sie sehen, haben sich sowohl die obere als auch die untere Ebene wie erwartet entwickelt.

Die Durchkontaktierungen und Pads hatten alle die richtige Größe. Ich brauchte ungefähr 15 Minuten, um die Leiterplatte zusammenzubauen und einen funktionierenden Schaltkreis zu erhalten. Die zusammengebaute Platine ist unten dargestellt.

Testen unseres MPPT-Solarladegeräts

Zum Testen der Schaltung wird ein Solarpanel mit einer Nennspannung von 18 V, 56 A verwendet. Das folgende Bild zeigt die detaillierte Spezifikation des Solarpanels.

Zum Laden wird ein 2P2S-Akku (8,4 V, 4000 mAh) verwendet. Die gesamte Schaltung wird bei mäßiger Sonneneinstrahlung getestet.

Nach dem Anschließen wird der MPPT eingestellt, wenn der Sonnenzustand korrekt ist, und das Potentiometer wird so lange gesteuert, bis die Lade-LED zu leuchten beginnt. Die Schaltung hat ziemlich gut funktioniert und die detaillierte Arbeitsweise, Einrichtung und Erklärung finden Sie im unten verlinkten Video.

Ich hoffe, Ihnen hat das Projekt gefallen und Sie haben etwas Nützliches gelernt. Wenn Sie Fragen haben, hinterlassen Sie diese bitte im Kommentarbereich unten. Sie können auch unsere Foren verwenden, um Ihre anderen technischen Fragen zu beantworten.