Circuito Carregador Solar de Celular

O artigo discute de forma abrangente um circuito carregador de celular solar inteligente baseado em MPPT. A ideia foi solicitada por um dos leitores ávidos deste blog.

Especificações técnicas

Eu sou um aluno do último ano de elétrica e eletrônica. O título do meu projeto de último ano é carregador solar inteligente para telefones celulares. esperava que o senhor pudesse me ajudar a fazer um carregador solar inteligente.

Algo que descobri foi usar a interface do usuário, como use led para informar ao usuário se a radiação solar é suficiente para carregar o carregador ou algo parecido. Mas não tenho certeza sobre como será o circuito e quais componentes são necessários. Esperando por alguma ajuda do senhor.

Eu estava pensando em usar a interface do usuário para tornar o carregador solar 'inteligente'. Com um recurso que informa ao usuário se a quantidade de luz solar é suficiente para um carregamento eficiente. Por exemplo, se a radiação de luz for muito baixa, o usuário será informado via LED aceso ou tela de display.

E quando o carregador solar está totalmente carregado, um LED acende para informar ao usuário que o carregador solar está pronto para uso.

Isso é o que tenho pensado em desenvolver até agora, senhor. Mas não tenho certeza sobre a complexidade disso, portanto, estou aberto a qualquer nova sugestão para melhorar este design.

Eu também li alguns artigos no blog do senhor sobre mppt. Não tenho certeza se devo considerar adicionar isso a este projeto, pois não estou familiarizado com a complexidade da construção deste circuito.

Eu devo desenvolver um carregador solar inteligente portátil para telefones celulares . Portanto, considerei usar a interface do usuário para informar os usuários como um método 'inteligente'. Espero que o senhor possa me ajudar com o desenvolvimento deste circuito. Também estou aberto a novas sugestões, senhor.

Obrigado por seus comentários rápidos e realmente aprecio sua ajuda, senhor.

Tenha um ótimo dia, senhor.

O design

Referindo-se ao circuito do carregador solar inteligente acima, o projeto pode ser dividido em três estágios fundamentais:

1) Baseado no mosfet conversor de dinheiro etapa.

2) O estágio astável IC 555, e

3) O OP baseado rastreador solar MPPT etapa.

Os estágios são projetados para operar da seguinte maneira:

O conversor Buck consiste basicamente de um mosfet de canal P, um diodo de resposta rápida e um indutor. Este estágio é incluído para atingir a quantidade desejada de tensão reduzida com eficiência máxima, uma vez que as perdas na forma de calor e outros parâmetros são mínimas usando uma topologia buck.

O estágio IC 555

O estágio IC 555 é montado para gerar uma frequência para o mosfet do conversor Buck e também como um regulador de tensão constante através de seu pino de controle 5. O BJT em seu pino 5 é aterrado e desliga a frequência do conversor Buck cada vez que recebe um sinal de acionamento de base do estágio do rastreador OP ou do feedback definido na saída do conversor Buck via predefinição de 10k.

Chegando ao estágio opamp, suas entradas podem ser vistas configuradas de tal forma que o potencial na entrada inversora do IC permanece uma pitada mais alta do que sua entrada não inversora devido à presença dos três diodos de descarga 1N4148.

A predefinição de 10k é ajustada de modo que na tensão de pico a tensão solar de amostra no pino 2 seja mantida apenas abaixo da tensão de alimentação no pino 7, isso é essencial, uma vez que a alimentação de entrada não deve ser superior à tensão de alimentação do IC de acordo com as regras padrão e especificações do IC.

Na situação acima, o pino 6 de saída do opamp é mantido em potencial zero devido ao potencial menor do pino 3 do que no pino 2.

A Otimização MPPT

Em condições de carga ideais, quando a especificação de tensão de carga está em paridade com a classificação de tensão do painel solar, o painel funciona automaticamente com eficiência máxima e o rastreador opamp permanece inativo, no entanto, no caso de uma carga de sobrecarga incompatível ou incomparável ser detectada, a tensão do painel tende para ser puxado para baixo com o nível de tensão de carga.

A situação é rastreada no pino 2, que também experimenta uma queda de tensão proporcional, mas o potencial no pino 3 permanece sólido e imóvel devido à presença do capacitor de 10uF, até o momento em que o potencial do pino 2 tende a ficar abaixo da queda de 3 diodo definida no pino 3 . Pin3 agora começa a testemunhar um potencial crescente do que o pin2, que instantaneamente renderiza uma alta no pin6 do IC.

O alto acima no pino 6 envia um gatilho na base do transistor BC547 posicionado através do pino 5 do IC555. Isso força o astável a desligar-se e a saída do buck, o que por sua vez torna a carga ineficaz, restaurando a normalidade em todo o painel e no estágio do rastreador opamp ... o ciclo continua mudando rapidamente, garantindo uma tensão otimizada para a carga, bem como um carga otimizada para o painel para que sua tensão nunca caia abaixo de sua zona crítica de 'joelho'.

O indutor do estágio do conversor pode ser construído usando fio magnético 22 SWG, com cerca de 20 voltas sobre qualquer núcleo de ferrite adequado.

A predefinição de 10k pode ser usada para ajustar a tensão de retorno aos níveis exigidos de acordo com as especificações de carga.

Como configurar o circuito

Uma vez construído, o carregador solar inteligente explicado acima pode ser configurado com os seguintes procedimentos:

1) Não conecte nenhuma carga na saída.

2) Aplique uma CC externa (corrente muito baixa) na entrada do circuito onde o painel deve ser conectado. Essa CC deve estar em um nível aproximadamente igual às especificações de tensão de pico do painel selecionadas.

3) Ajuste o pré-ajuste de 10k do opamp de modo que o potencial no pino 2 se torne ligeiramente menor do que o potencial no pino 7 do IC.

4) Em seguida, ajuste a outra predefinição de 10k de modo que a saída do conversor Buck produza uma tensão igual à classificação de tensão de carga pretendida. Se for um telefone celular que precisa ser carregado, a voltagem pode ser ajustada para 5V, para uma célula de íon-lítio pode ser ajustada para 4,2V e assim por diante.

4) Por fim, conecte uma carga fictícia que pode ter classificação de tensão operacional muito menor do que a CC de entrada, mas classificação de corrente mais alta que a CC de entrada ... e verifique a resposta geral do circuito.

O circuito deve produzir os seguintes resultados:

Com a alimentação do pino 6 conectada ao pino 5 BJT do IC 555, o DC não deve mostrar uma queda de mais de 2 V do que sua magnitude real. Ou seja, se a entrada CC for 15 V e a carga for 6 V, a queda na entrada CC pode ser vista não excedendo os 13 V.

Ao contrário, com o pino 6 desconectado, ele deve cair e se alinhar de acordo com a tensão da carga, ou seja, se a CC for 15 V e a carga for 6 V, a CC de entrada pode ser vista caindo para 6 V.

Os resultados acima confirmariam um funcionamento correto e ideal do circuito do carregador de celular solar inteligente proposto.

Os estágios devem ser construídos, testados, confirmados passo a passo e, em seguida, integrados.