Controlador de carga solar mppt usando lt3562

Casi todos los sistemas solares tienen una batería asociada que debe cargarse con energía solar y luego la energía de la batería se utilizará para impulsar las cargas. Hay varias opciones disponibles para cargar una batería de litio, también hemos construido un circuito de carga de batería de litio simple anteriormente. Pero para cargar una batería con un panel solar, la opción más popular es el MPPT o la topología de seguimiento del punto de máxima potencia porque proporciona una precisión mucho mejor que otros métodos como los cargadores controlados por PWM.

MPPT es un algoritmo comúnmente utilizado en cargadores solares. El controlador de carga mide el voltaje de salida de los paneles y el voltaje de la batería, luego, al obtener estos dos datos, los compara para decidir la mejor potencia que el panel podría proporcionar para cargar la batería. En cualquier situación, ya sea en buenas o malas condiciones de luz solar, el controlador de carga MPPT utiliza este factor de salida de potencia máxima y lo convierte en el mejor voltaje y corriente de carga para la batería. Siempre que se reduce la potencia de salida del panel solar, la corriente de carga de la batería también disminuye.

Por lo tanto, en condiciones de poca luz solar, la batería se carga continuamente de acuerdo con la salida del panel solar. Este no suele ser el caso en los cargadores solares normales. Porque cada panel solar viene con una clasificación de corriente de salida máxima y una clasificación de corriente de cortocircuito. Siempre que el panel solar no pueda proporcionar la salida de corriente adecuada, el voltaje cae significativamente y la corriente de carga no cambia y cruza la clasificación de corriente de cortocircuito, lo que hace que el voltaje de salida del panel solar sea cero. Por lo tanto, la carga se detiene por completo en condiciones de poca luz solar. Pero MPPT permite que la batería se cargue incluso en condiciones de poca luz solar controlando la corriente de carga de la batería.

Los MPPT tienen una eficiencia de alrededor del 90-95% en la conversión. Sin embargo, la eficiencia también depende de la temperatura del controlador solar, la temperatura de la batería, la calidad del panel solar y la eficiencia de conversión. En este proyecto, construiremos un cargador Solar MPPT para baterías de litio y comprobaremos la salida. También puede consultar el proyecto de monitoreo de batería solar basado en IoT en el que monitoreamos algunos parámetros críticos de la batería de una batería de litio instalada en un sistema solar.

Controlador de carga MPPT: consideraciones de diseño

El circuito controlador de carga MPPT que diseñamos en este proyecto tendrá las siguientes especificaciones carne.

1. Cargará una batería 2P2S (6.4-8.4V)
2. La corriente de carga será de 600 mA.
3. Tendrá una opción de carga adicional mediante un adaptador.

Componentes necesarios para construir un controlador MPPT

1. Controlador LT3652
2. 1N5819 - 3 piezas
3. Bote de 10k
4. Condensadores 10uF - 2 piezas
5. LED verde
6. LED naranja
7. Resistencia 220k
8. Resistencia de 330k
9. Resistencia de 200k
10. Inductor 68uH
11. Condensador 1uF
12. Condensador 100uF - 2 piezas
13. Batería - 7,4 V
14. 1k resistencias 2 piezas
15. Toma de barril

Diagrama del circuito del cargador solar MPPT

El circuito del controlador de carga solar completo se puede encontrar en la imagen a continuación. Puede hacer clic en él para ver una página completa y obtener una mejor visibilidad.

El circuito utiliza LT3652, que es un cargador de batería reductor monolítico completo que funciona en un rango de voltaje de entrada de 4,95 V a 32 V. Por lo tanto, el rango de entrada máximo es de 4,95 V a 32 V tanto para la energía solar como para el adaptador. El LT3652 proporciona características de carga de corriente constante / voltaje constante. Se puede programar mediante resistencias de detección de corriente para una corriente de carga máxima de 2A.

En la sección de salida, el cargador emplea una referencia de retroalimentación de voltaje de flotación de 3,3 V, por lo que cualquier voltaje de flotación de la batería deseado de hasta 14,4 V se puede programar con un divisor de resistencia. El LT3652 también contiene un temporizador de seguridad programable que utiliza un condensador simple. Se utiliza para finalizar la carga una vez alcanzado el tiempo deseado. Es útil para detectar fallas en la batería.

El LT3652 requiere una configuración MPPT donde se puede usar un potenciómetro para establecer el punto MPPT. Cuando el LT3652 se alimenta mediante un panel solar, el circuito de regulación de entrada se utiliza para mantener el panel a la potencia de salida máxima. Desde donde se mantiene la regulación depende del potenciómetro de configuración MPPT.

Todas estas cosas están conectadas al esquema. El VR1 se utiliza para establecer el punto MPPT. R2, R3 y R4 se utilizan para configurar el voltaje de carga de la batería 2S (8.4V). La fórmula para establecer el voltaje de la batería se puede dar mediante:

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

El condensador C2 se utiliza para configurar el temporizador de carga. El temporizador se puede configurar utilizando la siguiente fórmula:

tEOC = CTIMER • 4.4 • 10 ⁶ (en horas)

El D3 y C3 son el diodo de refuerzo y el condensador de refuerzo. Acciona el interruptor interno y facilita la saturación del transistor del interruptor. El pin de impulso opera de 0 V a 8,5 V.

R5 y R6 son una resistencia de detección de corriente conectada en paralelo. La corriente de carga se puede calcular utilizando la siguiente fórmula:

RSENSE = 0.1 / ICHG (MÁX.)

La resistencia de detección de corriente en el esquema se selecciona de 0,5 ohmios y 0,22 ohmios que está en paralelo crea 0,15 ohmios. Usando la fórmula anterior, producirá casi 0,66 A de corriente de carga. El C4, C5 y C6 son los condensadores del filtro de salida.

El conector de barril de CC está conectado de tal manera que el panel solar se desconectará si se inserta un conector adaptador en el enchufe del adaptador. El D1 protegerá el panel solar o el adaptador del flujo de corriente inverso cuando no haya condiciones de carga.

Diseño de PCB del controlador de carga solar

Para el circuito MMPT mencionado anteriormente , diseñamos la placa de circuito del controlador del cargador MPPT que se muestra a continuación.

El diseño tiene el plano de cobre GND necesario, así como las vías de conexión adecuadas. Sin embargo, el LT3652 requiere un disipador de calor de PCB adecuado. Esto se crea usando el plano de cobre GND y colocando vías en ese plano de soldadura.

Pedido de PCB

Ahora que entendemos cómo funcionan los esquemas, podemos proceder con la construcción de la PCB para nuestro proyecto de cargador solar MPPT. El diseño de PCB para el circuito anterior también está disponible para descargar como Gerber desde el enlace.

• Descargar GERBER para cargador solar MPPT

Ahora que nuestro diseño está listo, es hora de fabricarlos con el archivo Gerber. Hacer el PCB desde PCBGOGO es bastante fácil, simplemente siga los pasos a continuación:

Paso 1: Ingrese a www.pcbgogo.com, regístrese si esta es su primera vez. Luego, en la pestaña Prototipo de PCB, ingrese las dimensiones de su PCB, el número de capas y el número de PCB que necesita. Suponiendo que la PCB mide 80 cm × 80 cm, puede establecer las dimensiones como se muestra a continuación.

Paso 2: Continúe haciendo clic en el botón Cotizar ahora . Se le llevará a una página donde establecer algunos parámetros adicionales si es necesario, como el material utilizado, el espacio entre pistas, etc. Pero, sobre todo, los valores predeterminados funcionarán bien. Lo único que tenemos que considerar aquí es el precio y el tiempo. Como puede ver, el tiempo de construcción es de solo 2-3 días y solo cuesta $ 5 por nuestra PCB. Luego, puede seleccionar un método de envío preferido según sus necesidades.

Paso 3: El paso final es cargar el archivo Gerber y proceder con el pago. Para asegurarse de que el proceso sea fluido, PCBGOGO verifica si su archivo Gerber es válido antes de proceder con el pago. De esta manera, puede estar seguro de que su PCB es amigable con la fabricación y le llegará cuando esté comprometido.

Montaje de la PCB

Después de que se ordenó la placa, me llegó después de algunos días a través del servicio de mensajería en una caja bien empaquetada, bien etiquetada y, como siempre, la calidad de la placa de circuito impreso fue increíble. El PCB que recibí se muestra a continuación. Como puede ver, tanto la capa superior como la inferior han resultado como se esperaba.

Las vías y las almohadillas eran todas del tamaño correcto. Me tomó alrededor de 15 minutos ensamblar la placa PCB para obtener un circuito que funcionara. El tablero ensamblado se muestra a continuación.

Probando nuestro cargador solar MPPT

Para probar el circuito, se usa un panel solar con 18V.56A de clasificación. La siguiente imagen es la especificación detallada del panel solar.

Se utiliza una batería 2P2S (8.4V 4000mAH) para cargar. El circuito completo se prueba en condiciones de sol moderado.

Después de conectar todo, el MPPT se configura cuando la condición del sol es adecuada y el potenciómetro se controla hasta que el LED de carga comienza a brillar. El circuito funcionó bastante bien y el trabajo detallado, la configuración y la explicación se pueden encontrar en el video vinculado a continuación.

Espero que hayas disfrutado del proyecto y hayas aprendido algo útil. Si tiene alguna pregunta, déjela en la sección de comentarios a continuación. También puede utilizar nuestros foros para obtener respuestas a otras consultas técnicas.