Cara autoregulasi TP4056 untuk ekstraksi tenaga surya maksimum

10

Saya menggunakan panel surya (6V - 600mA pada daya puncak) untuk mengisi baterai Li-Ion (3.7V) menggunakan TP4065. TP4065 yang saya gunakan memiliki konfigurasi ini:

Sirkuit TP4065

Dimana nilai resistor Rprog menentukan arus pengisian.

Resistor ke tabel saat ini

Masalahnya adalah bahwa arus yang disediakan panel surya sebanding dengan cahaya yang diterimanya dan satu-satunya cara untuk terus mengekstraksi daya maksimum dari panel surya adalah dengan menyesuaikan beban untuk menjaga agar tegangan panel surya sekitar 6V yang dalam kasus saya dikendalikan dengan mengurangi arus pengisian.

Apa yang akan menjadi rangkaian terbaik untuk secara otomatis menyesuaikan resistor Rprog untuk menjaga TP4056 Vcc pada tegangan konstan sekitar 6V?

Berikut adalah contoh kurva IV panel surya yang menunjukkan voltase di mana daya maksimum diekstraksi.

Contoh panel surya IV

Berikut adalah karakteristik pengisian daya dari TP4065

Grafik pengisian TP4065

PEMBARUAN 13-02-2015

Tegangan pin PROG bervariasi antara 1V hingga 0,2V

Proyek saya akan menggunakan pengontrol mikro Arduino. Saya bisa menggunakan Arduino untuk memonitor tegangan panel surya dan mengatur arus TP4056 dengan rangkaian berikut:

Solusi Lain

Rprog dan Rarduino akan menjadi 600 ohm dan kapasitor 100uF dan Rarduino akan bertindak sebagai filter low pass untuk keluaran analog Arduino yang menghasilkan sinyal PWM 3.3V 500Hz.

Ketika digital out adalah 0V, TP4056 akan melihat resistor 1.2K dan berperilaku normal. Saat kami meningkatkan tegangan analog, tegangan pada Rprog akan berkurang yang akan mengurangi arus dalam pin PROG TP4056 dan akhirnya mengurangi arus pengisian baterai.

Apakah solusi ini dapat bekerja?

— Menepuk
sumber

1

Pertanyaan Anda salah. Memodulasi arus pengisian daya menggunakan RPROG tidak akan membantu Anda mengisi baterai lebih cepat sama sekali. Cukup atur RPROG untuk maksimum hari yang cerah (apa pun itu). Jika Anda ingin mengekstrak daya maksimum dari panel surya, Anda harus menggunakan setidaknya satu konverter DC-DC, dan dalam hal ini, mungkin tidak masuk akal untuk menggunakan pengisi daya linier.

— mkeith

1

Baterai, panel surya, dan pengisi daya semuanya dalam seri (kecuali untuk arus diam kecil yang dikonsumsi oleh pengisi daya). Jadi memaksimalkan output daya panel surya bukanlah tujuannya. Anda ingin memaksimalkan hasil saat ini. Semoga Anda mengerti maksud saya sekarang.

— mkeith

Lihatlah ini: cds.linear.com/docs/en/datasheet/3652fd.pdf Idenya adalah bahwa Anda akan menyesuaikan Vin Anda ke titik daya maksimum (perhatikan bahwa tegangan titik daya maksimum tidak banyak berubah dengan tingkat cahaya) . Ini mungkin tidak bekerja dengan panel surya 5V Anda, tetapi jika Anda bisa mempertimbangkan untuk mendapatkan panel tegangan yang lebih tinggi itu bisa bekerja.

— mkeith

1

@keith Ini akan mengisi lebih cepat karena ketika panel surya hanya dapat memberikan 100mA dan pengisi daya menginginkan 1000mA, tegangan panel surya turun ke tegangan yang TP4056 tidak dapat bekerja dengan baik dan tidak mengisi daya sama sekali.

— Pat

@ ingat bahwa akan masuk akal untuk memaksimalkan arus sebagai prioritas, tetapi seperti yang Anda lihat pada gambar grafik pengisian daya, arus tidak konstan ke nilai tinggi untuk mengisi daya baterai. Jadi satu-satunya solusi yang tersisa adalah mengendalikan arus pengisian daya untuk tidak membebani panel surya

— Pat

0

Saya suka jawaban yang Anda sarankan banyak. Menurut saya ide ini bagus. Saya akan menyarankan sedikit variasi sebagai berikut:

kontrol PWM yang direvisi

Selain itu, tolong selesaikan kasus sudut dan keadaan yang tidak biasa seperti ketika baterai mati, dan Arduino tidak dapat menyala. Apakah pengisi daya akan macet dalam mode nol pengisian saat ini? Mungkin pullup atau pulldown strategis di suatu tempat, atau resistor besar paralel dengan RPROG dan tutup 100uF untuk memastikan arus muatan kecil bahkan ketika PWM mati.

Kerja bagus!

McKenzie

— Nyonya
sumber

1

Saya pikir saya akan menyalakan Arduino langsung di panel surya sehingga saya tidak pernah mengalami masalah buntu.

— Pat

Juga arus maksimum yang dapat diberikan pin PROG adalah 1.2mA. Analog keluar Arduino dapat memberikan atau tenggelam 20mA jadi saya tidak berpikir MOSFET diperlukan

— Pat

Saya tidak khawatir dengan arus. Masalahnya adalah bahwa output PWM (dengan asumsi itu adalah tiang totem) adalah tegangan yang lebih tinggi daripada tegangan pin PROG. Jika Anda pergi ke siklus kerja 100% secara tidak sengaja, itu akan menyebabkan arus mengalir ke pin PROG. Tidak yakin apa efeknya ini. Itu bisa merusak chip. Di sisi lain, jika Anda dapat mengkonfigurasi output PWM menjadi "tiriskan terbuka" atau "kolektor terbuka" maka itu harus baik-baik saja.

— mkeith

4

Saya telah melihat pertanyaan yang sama belakangan ini. Solusi saya sedikit berbeda dari milik Anda:

masukkan deskripsi gambar di sini

Dengan memilih D10, D11, D12 sebagai OUTPUT / RENDAH atau INPUT (High-Z, tanpa pullup), saya dapat memvariasikan Rprog dari 16k (D10 / 11/12 semuanya High-Z) hingga 1050 Ohm (D10 / 11/12 semua RENDAH) dan melalui A0 memantau arus pengisian untuk menemukan MPP.

Lucunya, dari semua pengujian saya, saya menemukan bahwa TP4056 tampaknya melakukan MPPT itu sendiri, yaitu bahkan jika Anda menetapkan Rprog terlalu rendah, Vprog tampaknya autoregulasi sendiri untuk menjaga arus di MPP. Jadi itu berarti bahwa hanya menetapkan Rprog ke arus maks panel surya dapat menyediakan semua yang dibutuhkan.

BTW ini menegaskan temuan empiris saya, setelah menggunakan modul TP4056 sederhana dengan panel surya lipat tanpa masalah selama 2 tahun terakhir. (Agak mengecewakan, karena aku mengambil semua kesulitan membangun MPPT Arduino-ku hanya untuk mengetahui bahwa aku tidak benar-benar membutuhkannya ...)

— enif
sumber

2

auto-charge saat ini menyesuaikan

Saya akan menggunakan chip lain. Namun, jika Anda ingin menggunakan yang ini, Anda dapat mencoba sirkuit ini. Letakkan cermin saat ini di tempat untuk menyesuaikan arus program. Saya berasumsi bahwa secara internal, arus yang mengalir melalui PROG dicerminkan (dengan gain) untuk mengatur arus muatan eksternal. Jadi apa yang Anda miliki di sini adalah sumber saat ini yang meningkatkan nilai saat ini ketika VCC meningkat. Sesuaikan R200 untuk mendapatkan arus yang diinginkan pada apa pun yang Anda anggap sebagai VCC minimum. Saat VCC naik, arus muatan akan naik juga.

Saya terlalu malas untuk mencari titik awal yang baik untuk R200. Tetapi jika Anda dapat mengetahui berapa tegangan pada PROG, maka, dari tabel, Anda dapat menduga faktor amplifikasi saat ini dan menghasilkan titik awal yang baik untuk R200. Saya pikir ini akan menjadi seperti 47k-ish.

Variasi pada ini mungkin bekerja lebih baik. Sebagai contoh jika Anda menambahkan referensi tegangan dan komparator atau lebih banyak transistor, Anda benar-benar dapat menjaga arus muatan dipatok pada maksimum sampai VCC turun di bawah titik tertentu, maka itu akan memundurkan arus muatan untuk mempertahankan VCC pada tingkat itu. Tetapi menurut saya, ketika Anda mencapai tingkat kompleksitas itu, Anda harus menggunakan IC yang melakukan semuanya untuk Anda seperti bq24210.

Saya terbuka untuk membahas hal ini lebih lanjut. Cukup beri tag saya untuk mendapatkan perhatian saya.

— Nyonya
sumber

Itu terlihat hebat! BQ24210 adalah IC yang cukup kecil untuk proyek hobi. Apakah Anda tahu ada chip lain yang lebih besar yang melakukan fungsi serupa?

— Pat

1

Tidak, tapi saya baru saja menemukan ini: sparkfun.com/products/12885

— mkeith

0

Saya ingin melakukan hal ini. Saya pikir kapasitor pada Vin banyak membantu karena ketika sedang diisi, ia menarik lebih sedikit arus dan berhenti menarik arus terlalu banyak dari fotosel yang merupakan titik ketika output daya merosot. Setelah kapasitor turun di bawah 4v, saya percaya TPS4056 akan menonaktifkan dirinya sendiri sampai tutup terisi kembali cukup tinggi. Ketika mengisi ulang hingga 4v, itu bertindak seperti roda gila.

Satu ide lain yang ingin saya coba, adalah menggunakan photoresistor untuk Rprog.

— Matt Williamson
sumber

0

Hanya untuk mengingat ... IC pengisi daya ini linier. Ini berarti bahwa jika baterai Anda ~ 4V dan panel surya Anda ~ 6V Anda membuang-buang arus 2V * sebagai panas. Bahkan jika Anda berhasil mengekstrak maksimum dari panel, kehilangan energi tinggi. Pertimbangkan untuk menggunakan regulator switching, atau buat sendiri (buck) dengan atmega, ini adalah rangkaian sederhana dan dapat memiliki efisiensi sekitar 90% dalam setiap kasus beban. Selamat bersenang-senang.

— mpz
sumber

Apakah Anda yakin itu linear? Bagaimana bisa tegangan input yang sama menghasilkan arus pengisian yang berbeda dengan mengubah resistor?

— Pat

0

Apakah ekstraksi tenaga surya maksimum lebih penting atau Bagaimana cara menggunakan TP4056 dengan benar lebih penting? jika ekstraksi tenaga surya maksimum lebih penting, maka semua sirkuit Anda dan semua jawaban sejauh ini salah. Panel surya 6v Anda akan memberi Anda 2-4v dalam situasi cahaya redup, dan Anda tidak dapat mengharapkannya untuk mengisi baterai 4.2v sepenuhnya dalam situasi ini, sehingga pengisi daya Anda tidak akan menjadi unit ekstraksi tenaga surya maksimum terlepas dari berapa pun nilai pengisian daya yang Anda menggunakan.

Sebagai gantinya, Anda memerlukan konverter boost start-up start-rendah dengan pengaturan voltase pada 5v. selesai, Anda tidak perlu khawatir tentang hal lain. jangan gunakan pengontrol-mikro untuk pengisi daya sederhana seperti itu, ia membuang lebih banyak energi daripada yang dihasilkannya dalam cahaya redup. Faktanya, Anda harus menghapus TP4065 dari persamaan jika ekstraksi tenaga surya maksimum adalah hal yang paling penting.

— Atmega 328
sumber

Jelas tujuan akhir saya adalah untuk mengekstrak kekuatan sebanyak mungkin. Tetapi saya juga memiliki dua tujuan lagi, murah untuk dibangun dan sederhana untuk dibangun. Apa yang akan menjadi rekomendasi Anda untuk mengganti TP4065?

— Pat

termurah hanya akan menggunakan dioda schottky, dan terbaik akan menggunakan konverter boost dc-dc. Saya merekomendasikan CE8301. Pria mungil ini luar biasa karena tegangan startup-nya adalah 0.9V. Anda dapat menemukannya dengan mengetik 5v usb boost converter di ebay. sebagian besar jenis boost converter ini menggunakan IC ini. Setelah Anda mendapatkannya, retas sedikit untuk mendapatkan output ke 4.2v, yaitu dengan mengubah resistor umpan balik dan selesai.

— Atmega 328

Apakah pengisian daya dengan flat 4.2V daripada dengan banyak tahapan TP4056 menyebabkan masalah pada baterai? Banyak yang mengatakan bahwa 4.2V harus sangat tepat dan sepertinya CE8301 hanya dapat disesuaikan dengan peningkatan 0.1V.

— Pat

Jika Anda menerapkan 4.2v sederhana ke baterai li-ion, itu akan melalui banyak tahapan terlepas. Begitulah cara kerja baterai kimia, dan tidak ada hubungannya dengan IC. IC ada di sana untuk mendeteksi tahap-tahap ini dan berhenti mengisi baterai ketika baterai terisi penuh. Menggelitik mengisi baterai li-ion buruk di buku teks, tetapi benar-benar baik-baik saja dalam kehidupan nyata, terutama dengan input surya Anda. terakhir tapi paling tidak, beberapa pengisi daya akan mengatur tegangan terputus pada 4.3V. Ini akan meningkatkan kapasitas dan mengurangi umur, tetapi tidak mudah meledak dan aman.

— Atmega 328

Di mana kurva panel surya IV duduk ketika terhubung langsung ke konverter boost dc-dc? Apakah ini akan memaksimalkan daya dari sel surya? Saya tidak bisa membayangkan akan seperti apa input impedansi konverter.

— Pat