Mạch sạc điện thoại di động năng lượng mặt trời

Bài báo thảo luận toàn diện về mạch sạc điện thoại di động năng lượng mặt trời thông minh dựa trên MPPT. Ý tưởng được yêu cầu bởi một trong những độc giả cuồng nhiệt của blog này.

Thông số kỹ thuật

Em là sinh viên năm cuối ngành điện - điện tử. Tên dự án cuối năm của tôi là bộ sạc năng lượng mặt trời thông minh cho điện thoại di động. Tôi đã hy vọng thưa ngài có thể giúp tôi cách tạo ra một bộ sạc năng lượng mặt trời thông minh.

Một cái gì đó mà tôi đã gặp là sử dụng giao diện người dùng, chẳng hạn như sử dụng đèn led để thông báo cho người dùng liệu bức xạ mặt trời có đủ để sạc bộ sạc hay những thứ tương tự. Nhưng tôi không chắc về mạch sẽ trông như thế nào và những thành phần nào cần thiết. Hy vọng sự hỗ trợ từ thưa ngài.

Tôi đã nghĩ đến việc sử dụng giao diện người dùng để làm cho bộ sạc năng lượng mặt trời 'thông minh'. Với tính năng thông báo cho người dùng lượng ánh sáng mặt trời có đủ để sạc hiệu quả hay không. Ví dụ, nếu bức xạ ánh sáng quá thấp, người dùng sẽ được thông báo qua đèn LED hoặc màn hình hiển thị.

Và khi bộ sạc năng lượng mặt trời được sạc đầy, một đèn LED sẽ sáng lên để thông báo cho người dùng rằng bộ sạc năng lượng mặt trời đã sẵn sàng để sử dụng.

Đó là những gì tôi đã nghĩ về việc phát triển cho đến nay thưa ông. Nhưng tôi không chắc về độ phức tạp của nó, do đó tôi sẵn sàng đón nhận bất kỳ đề xuất mới nào để cải thiện thiết kế này.

Tôi cũng đã đọc một số bài báo trên blog của ngài về mppt. Tôi không chắc liệu mình có nên xem xét thêm điều đó vào thiết kế này hay không vì tôi không quen với sự phức tạp của việc xây dựng mạch này.

Tôi phải phát triển một bộ sạc năng lượng mặt trời thông minh di động cho điện thoại di động . Do đó, tôi coi việc sử dụng giao diện người dùng để thông báo cho người dùng là một phương pháp 'thông minh'. Hy vọng thưa ông có thể giúp tôi với sự phát triển của mạch này. Tôi cũng sẵn sàng cho bất kỳ đề xuất mới thưa ông.

Cảm ơn bạn đã phản hồi nhanh chóng và tôi thực sự đánh giá cao sự trợ giúp của bạn.

Chúc một ngày tốt lành thưa ngài.

Thiết kế

Đề cập đến mạch sạc năng lượng mặt trời thông minh ở trên, thiết kế có thể được chia thành ba giai đoạn cơ bản:

1) Dựa trên mosfet dụng cụ đổi tiền sân khấu.

2) Giai đoạn ổn định IC 555, và

3) Dựa trên opamp MPPT theo dõi năng lượng mặt trời sân khấu.

Các giai đoạn được thiết kế để hoạt động theo cách sau:

Bộ chuyển đổi buck về cơ bản bao gồm một mosfet kênh P, một diode phản hồi nhanh và một cuộn cảm. Giai đoạn này được đưa vào để đạt được lượng điện áp giảm theo mong muốn với hiệu suất tối đa, vì tổn thất dưới dạng nhiệt và các thông số khác là tối thiểu bằng cách sử dụng cấu trúc liên kết buck.

Giai đoạn IC 555

Tầng IC 555 được thiết kế để tạo ra tần số cho bộ chuyển đổi buck và cũng như một bộ điều chỉnh điện áp không đổi thông qua chân điều khiển5 của nó. BJT tại cơ sở pin5 của nó và tắt tần số bộ chuyển đổi buck mỗi khi nó nhận được tín hiệu kích hoạt cơ sở từ giai đoạn theo dõi opamp hoặc từ phản hồi được đặt trên đầu ra của bộ chuyển đổi buck thông qua giá trị đặt trước 10k.

Đến giai đoạn opamp, các đầu vào của nó có thể được cấu hình theo cách sao cho điện thế ở đầu vào đảo ngược của IC vẫn cao hơn một chút so với đầu vào không đảo của nó do sự hiện diện của ba điốt rơi 1N4148.

Giá trị đặt trước 10k được điều chỉnh sao cho ở điện áp cao nhất, điện áp mặt trời mẫu tại chân 2 được giữ chỉ thấp hơn điện áp cung cấp tại chân 7, điều này là cần thiết vì nguồn cấp đầu vào không được cao hơn điện áp cung cấp của IC theo quy tắc tiêu chuẩn và thông số kỹ thuật của vi mạch.

Trong tình huống trên, chân đầu ra 6 của opamp được giữ ở mức tiềm năng bằng không do điện thế của chân 3 thấp hơn chân2.

Tối ưu hóa MPPT

Trong điều kiện tải tối ưu, khi thông số điện áp tải ngang bằng với định mức điện áp của bảng điều khiển năng lượng mặt trời, bảng điều khiển sẽ tự động hoạt động với hiệu suất tối đa và bộ theo dõi opamp ở trạng thái không hoạt động, tuy nhiên trong trường hợp cảm nhận được tải quá tải không phù hợp hoặc không tương thích, thì điện áp bảng có xu hướng để được kéo xuống với mức điện áp tải.

Tình hình được theo dõi tại pin2 cũng trải qua sự sụt giảm điện áp tương ứng, nhưng điện thế tại pin3 vẫn vững chắc và không bị dịch chuyển do sự hiện diện của tụ điện 10uF, cho đến thời điểm khi điện thế pin2 có xu hướng đi xuống dưới mức sụt 3 diode đặt trên pin3 . Pin3 bây giờ bắt đầu chứng kiến ​​một tiềm năng tăng lên so với pin2, ngay lập tức hiển thị mức cao tại pin6 của IC.

Mức cao trên tại chân 6 gửi một kích hoạt ở chân của bóng bán dẫn BC547 được đặt trên chân 5 của IC555. Điều này buộc thiết bị phải tự tắt và đầu ra buck, do đó làm cho tải không hiệu quả khôi phục trạng thái bình thường trên bảng điều khiển và giai đoạn theo dõi opamp ... chu kỳ tiếp tục chuyển đổi nhanh chóng, đảm bảo điện áp tối ưu hóa cho tải cũng như tải tối ưu cho bảng điều khiển để điện áp của nó không bao giờ giảm xuống dưới vùng 'đầu gối' quan trọng của nó.

Cuộn cảm của tầng chuyển đổi có thể được chế tạo bằng dây điện từ 22 SWG, với khoảng 20 vòng trên bất kỳ lõi ferit thích hợp nào.

Giá trị đặt trước 10k có thể được sử dụng để điều chỉnh điện áp buck đến mức yêu cầu theo thông số kỹ thuật của tải.

Cách thiết lập mạch

Sau khi được chế tạo, bộ sạc năng lượng mặt trời thông minh được giải thích ở trên có thể được thiết lập với các quy trình sau:

1) Không kết nối bất kỳ tải nào ở đầu ra.

2) Áp dụng một DC bên ngoài (dòng điện rất thấp) qua đầu vào của mạch mà bảng điều khiển được định nối vào. Dòng điện DC này phải ở mức xấp xỉ bằng thông số điện áp đỉnh của bảng điều khiển đã chọn.

3) Điều chỉnh giá trị đặt trước 10k của opamp sao cho điện thế ở chân 2 trở nên thấp hơn một chút so với điện thế ở chân 7 của vi mạch.

4) Tiếp theo, điều chỉnh giá trị đặt trước 10k khác sao cho đầu ra từ bộ chuyển đổi buck tạo ra điện áp chỉ bằng định mức điện áp tải dự định. Nếu điện thoại di động của nó cần được sạc, điện áp có thể được đặt thành 5V, đối với tế bào Li-ion, nó có thể được đặt thành 4,2V, v.v.

4) Cuối cùng kết nối một tải giả có thể có đánh giá điện áp hoạt động thấp hơn nhiều so với DC đầu vào nhưng đánh giá dòng điện cao hơn DC đầu vào .... và kiểm tra phản ứng tổng thể từ mạch.

Mạch phải tạo ra các kết quả sau:

Với nguồn cấp pin6 được kết nối với chân 5 BJT của IC 555, DC không được giảm hơn 2V so với cường độ thực của nó. Có nghĩa là nếu DC đầu vào là 15V và tải là 6V, thì sự sụt giảm trên DC đầu vào có thể không vượt quá 13V.

Ngược lại với chân 6 bị ngắt kết nối này phải rơi và căn chỉnh phù hợp với điện áp tải, nghĩa là nếu DC là 15V và tải là 6V, DC đầu vào có thể được nhìn thấy giảm ở 6V.

Các kết quả trên sẽ xác nhận đúng và hoạt động tối ưu của mạch sạc điện thoại di động năng lượng mặt trời thông minh được đề xuất.

Các giai đoạn phải được xây dựng, kiểm tra, xác nhận từng bước, và sau đó tích hợp với nhau.