Controlador de carga solar Mppt usando lt3562

Quase todo sistema baseado em energia solar tem uma bateria associada a ele que deve ser carregada com energia solar e então a energia da bateria será usada para acionar as cargas. Existem várias opções disponíveis para carregar uma bateria de lítio; também construímos um circuito de carga de bateria de lítio simples anteriormente. Mas para carregar uma bateria com um painel solar, a escolha mais popular é o MPPT ou topologia de rastreador de ponto de potência máxima porque fornece uma precisão muito melhor do que outros métodos, como carregadores controlados por PWM.

MPPT é um algoritmo comumente usado em carregadores solares. O controlador de carregamento mede a tensão de saída dos painéis e a tensão da bateria e, ao obter esses dois dados, ele os compara para decidir a melhor energia que o painel pode fornecer para carregar a bateria. Em qualquer situação, seja em condições de luz solar boa ou ruim, o controlador de carregamento MPPT usa esse fator de saída de potência máxima e o converte na melhor tensão e corrente de carga para a bateria. Sempre que a saída de energia do painel solar cai, a corrente de carga da bateria também diminui.

Assim, em más condições de luz solar, a bateria é continuamente carregada de acordo com a saída do painel solar. Isso geralmente não é o caso em carregadores solares normais. Porque cada painel solar vem com uma classificação de corrente de saída máxima e uma classificação de corrente de curto-circuito. Sempre que o painel solar não pode fornecer a saída de corrente adequada, a tensão cai significativamente e a corrente de carga não muda e cruza a classificação da corrente de curto-circuito, fazendo com que a tensão de saída do painel solar seja zero. Conseqüentemente, o carregamento é interrompido completamente em más condições de luz solar. Mas o MPPT permite que a bateria seja carregada mesmo em condições precárias de luz solar, controlando a corrente de carga da bateria.

MPPTs são cerca de 90-95% eficientes na conversão. No entanto, a eficiência também depende da temperatura do driver solar, da temperatura da bateria, da qualidade do painel solar e da eficiência de conversão. Neste projeto, construiremos um carregador Solar MPPT para baterias de lítio e verificaremos a saída. Você também pode verificar o Projeto de monitoramento de bateria solar com base em IoT, no qual monitoramos alguns parâmetros críticos de bateria de uma bateria de lítio instalada em um sistema solar.

Controlador de carga MPPT - Considerações sobre o projeto

O circuito controlador de carga MPPT que projetamos neste projeto terá as seguintes especificações de carne.

Ele irá carregar uma bateria 2P2S (6,4-8,4 V)
A corrente de carga será 600mA
Terá uma opção de carregamento adicional usando um adaptador.

Componentes necessários para construir o controlador MPPT

Driver LT3652
1N5819 - 3 pcs
Pote de 10k
Capacitores 10uF - 2 pcs
LED verde
LED laranja
Resistor 220k
Resistor 330k
Resistor 200k
68uH Inductor
Capacitor 1uF
Capacitor 100uF - 2 pcs
Bateria - 7,4 V
1k resistores 2 pcs
Soquete do cano

Diagrama do circuito do carregador solar MPPT

O Circuito Controlador de Carga Solar completo pode ser encontrado na imagem abaixo. Você pode clicar nele para visualizar a página inteira para obter melhor visibilidade.

O circuito usa LT3652, que é um carregador de bateria abaixador monolítico completo que opera em uma faixa de tensão de entrada de 4,95 V a 32 V. Portanto, a faixa de entrada máxima é de 4,95 V a 32 V para energia solar e adaptador. O LT3652 fornece características de carga de tensão / corrente constante. Ele pode ser programado através de resistores de detecção de corrente para um máximo de 2A de corrente de carga.

Na seção de saída, o carregador emprega referência de feedback de tensão flutuante de 3,3 V, de modo que qualquer tensão flutuante de bateria desejada de até 14,4 V pode ser programada com um divisor de resistor. O LT3652 também contém um temporizador de segurança programável usando um capacitor simples. É usado para encerrar a cobrança após o tempo desejado ser atingido. É útil para detectar falhas na bateria.

O LT3652 requer a configuração do MPPT, onde um potenciômetro pode ser usado para definir o ponto do MPPT. Quando o LT3652 é alimentado por um painel solar, o circuito de regulação de entrada é usado para manter o painel na potência de saída de pico. De onde a regulação é mantida depende do potenciômetro de configuração do MPPT.

Todas essas coisas estão conectadas ao esquema. O VR1 é usado para definir o ponto MPPT. R2, R3 e R4 são usados para definir a tensão de carga da bateria 2S (8,4 V). A fórmula para definir a tensão da bateria pode ser dada por-

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

O capacitor C2 é usado para configurar o temporizador de carga. O cronômetro pode ser definido usando a fórmula abaixo

tEOC = CTIMER • 4,4 • 10 ⁶ (em horas)

O D3 e o C3 são o diodo de reforço e o capacitor de reforço. Ele aciona a chave interna e facilita a saturação do transistor da chave. O pino de reforço opera de 0 V a 8,5 V.

R5 e R6 são um resistor de detecção de corrente conectado em paralelo. A corrente de carga pode ser calculada usando a fórmula abaixo

RSENSE = 0,1 / ICHG (MAX)

O resistor de detecção de corrente no esquema é selecionado 0,5 Ohms e 0,22 Ohms, que em paralelo cria 0,15 Ohms. Usando a fórmula acima, ele produzirá quase 0,66A de corrente de carga. O C4, C5 e C6 são os capacitores do filtro de saída.

O conector do barril DC é conectado de forma que o painel solar seja desconectado se um conector do adaptador for inserido no soquete do adaptador. O D1 protegerá o painel solar ou o adaptador do fluxo de corrente reversa durante a condição sem carga.

Projeto de PCB de controlador de carga solar

Para o circuito MMPT discutido acima , projetamos a placa de circuito do controlador do carregador MPPT que é mostrada abaixo.

O projeto possui o plano de cobre GND necessário, bem como vias de conexão adequadas. No entanto, o LT3652 requer dissipador de calor PCB adequado. Isso é criado usando o plano de cobre GND e colocando as vias nesse plano de solda.

Solicitando o PCB

Agora que entendemos como o esquema funciona, podemos prosseguir com a construção da placa de circuito impresso para nosso projeto de carregador solar MPPT. O layout do PCB para o circuito acima também está disponível para download como Gerber no link.

Baixe GERBER para MPPT Solar Charger

Agora que nosso projeto está pronto, é hora de fabricá-los usando o arquivo Gerber. Para fazer o PCB do PCBGOGO é bastante fácil, basta seguir as etapas abaixo-

Etapa 1: Acesse www.pcbgogo.com, inscreva-se se esta for sua primeira vez. Em seguida, na guia Protótipo de PCB, insira as dimensões de seu PCB, o número de camadas e o número de PCB que você precisa. Assumindo que o PCB tem 80 cm × 80 cm, você pode definir as dimensões conforme mostrado abaixo.

Etapa 2: Continue clicando no botão Citar Agora . Você será levado a uma página onde definir alguns parâmetros adicionais, se necessário, como o material usado, espaçamento entre pistas, etc. Mas, principalmente, os valores padrão funcionarão bem. A única coisa que devemos considerar aqui é o preço e o tempo. Como você pode ver, o Build Time é de apenas 2-3 dias e custa apenas US $ 5 para o nosso PCB. Você pode então selecionar um método de envio preferido com base em sua necessidade.

Etapa 3: A última etapa é fazer o upload do arquivo Gerber e prosseguir com o pagamento. Para garantir que o processo seja tranquilo, o PCBGOGO verifica se seu arquivo Gerber é válido antes de prosseguir com o pagamento. Dessa forma, você pode ter certeza de que seu PCB é amigável para a fabricação e chegará até você quando estiver comprometido.

Montagem do PCB

Depois que a placa foi encomendada, ela chegou até mim depois de alguns dias através do correio em uma caixa bem embalada e bem etiquetada e, como sempre, a qualidade do PCB era incrível. O PCB que foi recebido por mim é mostrado abaixo. Como você pode ver, as camadas superior e inferior resultaram conforme o esperado.

As vias e os pads estavam todos no tamanho certo. Levei cerca de 15 minutos para montar a placa PCB para obter um circuito de trabalho. A placa montada é mostrada abaixo.

Testando nosso carregador solar MPPT

Para testar o circuito, um painel solar com 18V.56A de classificação é usado. A imagem abaixo é a especificação detalhada do painel solar.

Uma bateria 2P2S (8.4V 4000mAH) é usada para carregar. O circuito completo é testado em condições de sol moderado -

Depois de conectar tudo, o MPPT é definido quando a condição do Sol está adequada e o potenciômetro é controlado até que o LED de carga comece a brilhar. O circuito funcionou muito bem e o funcionamento, configuração e explicação detalhada podem ser encontrados no vídeo com link abaixo.

Espero que você tenha gostado do projeto e aprendido algo útil. Se você tiver alguma dúvida, deixe-as na seção de comentários abaixo. Você também pode usar nossos fóruns para obter respostas às suas outras dúvidas técnicas.