lt3562を使用したMpptソーラー充電コントローラー

ほとんどすべてのソーラーベースのシステムには、太陽エネルギーから充電する必要のあるバッテリーが関連付けられており、バッテリーからのエネルギーが負荷の駆動に使用されます。リチウム電池の充電には複数の選択肢がありますが、以前は簡単なリチウム電池充電回路も構築しました。しかし、ソーラーパネルでバッテリーを充電するには、PWM制御の充電器などの他の方法よりもはるかに高い精度を提供するため、最も一般的な選択肢はMPPTまたは最大電力点追従トポロジーです。

MPPTは、ソーラー充電器で一般的に使用されるアルゴリズムです。充電コントローラーは、パネルからの出力電圧とバッテリー電圧を測定し、これら2つのデータを取得して比較し、パネルがバッテリーを充電するために提供できる最適な電力を決定します。日光の状態が良いか悪いかにかかわらず、MPPT充電コントローラーはこの最大電力出力係数を使用して、これをバッテリーに最適な充電電圧と電流に変換します。ソーラーパネルからの電力出力が低下するたびに、バッテリーの充電電流も減少します。

したがって、日光の悪い状態では、バッテリーはソーラーパネルの出力に応じて継続的に充電されます。これは通常、通常のソーラー充電器には当てはまりません。各ソーラーパネルには最大出力電流定格と短絡電流定格が付いているためです。ソーラーパネルが適切な電流出力を提供できない場合は常に、電圧が大幅に低下し、負荷電流は変化せず、短絡電流定格を超えて、ソーラーパネルの出力電圧がゼロになります。したがって、日光の悪い状態では充電が完全に停止します。しかし、MPPTは、バッテリーの充電電流を制御することにより、日光の少ない状態でもバッテリーを充電できます。

MPPTは、変換において約90〜95％効率的です。ただし、効率は、ソーラードライバーの温度、バッテリーの温度、ソーラーパネルの品質、および変換効率にも依存します。このプロジェクトでは、リチウム電池用のソーラーMPPT充電器を構築し、出力を確認します。また、IoTベースの太陽電池監視プロジェクトをチェックすることもできます。このプロジェクトでは、太陽系に設置されたリチウム電池のいくつかの重要な電池パラメーターを監視しています。

MPPT充電コントローラー-設計上の考慮事項

MPPT充電コントローラ回路我々はこのプロジェクトで設計することは、以下の仕様の肉を持っています。

2P2Sバッテリー（6.4-8.4V）を充電します
充電電流は600mAになります
アダプターを使用した追加の充電オプションがあります。

MPPTコントローラーの構築に必要なコンポーネント

LT3652ドライバー
1N5819-3個
10kポット
10uFコンデンサ-2個
緑色のLED
オレンジ色のLED
220k抵抗
330k抵抗
200k抵抗
68uHインダクタ
1uFコンデンサ
100uFコンデンサ-2個
バッテリー-7.4V
1k抵抗器2個
バレルソケット

MPPTソーラー充電器の回路図

完全なソーラー充電コントローラー回路は、下の画像にあります。それをクリックすると、全ページビューが表示され、見やすくなります。

回路は使用LT3652完了モノリシック降圧バッテリ充電器32Vの入力電圧範囲4.95Vで動作します。したがって、最大入力範囲は、ソーラーとアダプターの両方で4.95V〜32Vです。LT3652は、定電流/定電圧充電特性を提供します。最大2Aの充電電流用の電流検出抵抗を介してプログラムできます。

出力セクションでは、充電器は3.3Vフロート電圧フィードバックリファレンスを採用しているため、14.4Vまでの任意のバッテリーフロート電圧を抵抗分圧器でプログラムできます。LT3652には、単純なコンデンサを使用したプログラム可能な安全タイマーも含まれています。希望の時間に達した後の充電終了に使用されます。バッテリーの故障を検出するのに役立ちます。

LT3652には、ポテンショメータを使用してMPPTポイントを設定できるMPPTセットアップが必要です。LT3652にソーラーパネルを使用して電力を供給する場合、入力調整ループを使用して、パネルをピーク出力電力に維持します。レギュレーションが維持される場所は、MPPTセットアップポテンショメータによって異なります。

これらはすべて回路図に関連しています。VR1は、MPPTポイントを設定するために使用されます。R2、R3、およびR4は、2Sバッテリー充電電圧（8.4V）を設定するために使用されます。バッテリー電圧を設定する式は次の式で与えられます-

RFB1 =（VBAT（FLT）•2.5•10 ⁵）/3.3およびRFB2 =（RFB1•（2.5•10 ⁵））/（RFB1-（2.5•10 ⁵））

コンデンサC2は、充電タイマーを設定するために使用されます。タイマーは以下の式で設定できます-

TEOC = CTIMER•4.4•10 ⁶（時間）

D3とC3はブーストダイオードとブーストコンデンサです。内部スイッチを駆動し、スイッチトランジスタの飽和を促進します。ブーストピンは0Vから8.5Vで動作します。

R5とR6は並列に接続された電流検出抵抗です。充電電流は次の式で計算できます-

RSENSE = 0.1 / ICHG（MAX）

回路図の電流検出抵抗は0.5オームと0.22オームが選択されており、並列にすると0.15オームになります。上記の式を使用すると、ほぼ0.66Aの充電電流が生成されます。C4、C5、およびC6は出力フィルタコンデンサです。

DCバレルジャックは、アダプタージャックをアダプターソケットに挿入するとソーラーパネルが外れるように接続されています。D1は、充電されていない状態でソーラーパネルまたはアダプターを逆電流から保護します。

ソーラー充電コントローラーPCB設計

上記のMMPT回路のために、以下に示すMPPT充電器コントローラー回路基板を設計しました。

この設計には、必要なGND銅プレーンと適切な接続ビアがあります。ただし、LT3652には適切なPCBヒートシンクが必要です。これは、GND銅プレーンを使用し、そのはんだプレーンにビアを配置して作成されます。

PCBの注文

回路図がどのように機能するかを理解したので、MPPTソーラー充電器プロジェクトのPCBの構築に進むことができます。上記の回路のPCBレイアウトは、リンクからGerberとしてダウンロードすることもできます。

MPPTソーラー充電器用のGERBERをダウンロード

これで設計の準備が整いました。ガーバーファイルを使用して設計を行うときが来ました。PCBGOGOからPCBを完成させるのは非常に簡単で、以下の手順に従ってください-

ステップ1： www.pcbgogo.comにアクセスし、初めての場合はサインアップします。次に、[PCBプロトタイプ]タブで、PCBの寸法、層の数、および必要なPCBの数を入力します。PCBを80cm×80cmとすると、以下のように寸法を設定できます。

ステップ2： [ 今すぐ見積もり ]ボタンをクリックして 続行し ます。使用するトラック間隔など、必要に応じていくつかの追加パラメータを設定するページが表示されます。ただし、ほとんどの場合、デフォルト値で問題なく機能します。ここで考慮しなければならないのは、価格と時間だけです。ご覧のとおり、ビルド時間はわずか2〜3日で、PCBのコストはわずか5ドルです。その後、要件に基づいて希望の配送方法を選択できます。

ステップ3： 最後のステップは、ガーバーファイルをアップロードして支払いを続行することです。プロセスがスムーズであることを確認するために、PCBGOGOは、支払いを続行する前に、ガーバーファイルが有効かどうかを確認します。このようにして、PCBが製造に適していて、コミットされたとおりに到達することを確認できます。

PCBの組み立て

ボードが注文された後、それはきちんとラベル付けされたよく詰められた箱の中で宅配便を通して数日後に私に届きました、そしていつものように、PCBの品質は素晴らしかったです。私が受け取ったPCBを以下に示します。ご覧のとおり、上層と下層の両方が期待どおりになっています。

ビアとパッドはすべて適切なサイズでした。回路を動作させるためにPCBボードに組み立てるのに約15分かかりました。組み立てたボードを以下に示します。

MPPTソーラー充電器のテスト

回路をテストするために、定格18V.56Aのソーラーパネルが使用されます。下の画像はソーラーパネルの詳細仕様です。

充電には2P2Sバッテリー（8.4V4000mAH）を使用します。完全な回路は、適度な太陽の状態でテストされます–

すべてを接続した後、太陽の状態が適切になるとMPPTが設定され、充電LEDが点灯し始めるまでポテンショメータが制御されます。回路はかなりうまく機能し、詳細な動作、セットアップ、および説明は、以下にリンクされているビデオで見つけることができます。

あなたがプロジェクトを楽しんで、何か役に立つことを学んだことを願っています。ご不明な点がございましたら、下のコメント欄にご記入ください。また、フォーラムを使用して、他の技術的な質問に回答することもできます。