วิธีคำนวณ TP4056 โดยอัตโนมัติสำหรับการสกัดพลังงานแสงอาทิตย์สูงสุด

10

ฉันใช้แผงโซลาร์เซลล์ (6V - 600mA ที่จุดสูงสุด) เพื่อชาร์จแบตเตอรี่ Li-Ion (3.7V) โดยใช้ TP4065 TP4065 ที่ฉันใช้มีการกำหนดค่านี้:

วงจร TP4065

ตำแหน่งที่ค่าของตัวต้านทาน Rprog เป็นตัวกำหนดกระแสการชาร์จ

ตัวต้านทานต่อตารางปัจจุบัน

ปัญหาก็คือกระแสที่แผงโซลาร์เซลล์ให้นั้นเป็นสัดส่วนกับแสงที่ได้รับและวิธีเดียวที่จะสกัดพลังงานสูงสุดจากแผงโซลาร์เซลล์ได้คือการปรับโหลดเพื่อให้แรงดันแผงโซลาร์เซลล์ประมาณ 6V ซึ่งในกรณีของฉันถูกควบคุม โดยการลดกระแสชาร์จ

อะไรจะเป็นวงจรที่ดีที่สุดในการปรับตัวต้านทาน Rprog โดยอัตโนมัติเพื่อให้ TP4056 Vcc ที่แรงดันคงที่ประมาณ 6V

นี่คือตัวอย่างของเส้นโค้ง IV ของแผงโซลาร์เซลล์ที่แสดงแรงดันที่ดึงพลังงานสูงสุดออกมา

ตัวอย่างแผงโซลาร์เซลล์ IV

นี่คือลักษณะการชาร์จของ TP4065

กราฟการชาร์จ TP4065

อัพเดท 13-02-2015

แรงดันไฟฟ้าและขาของ PROG จะแตกต่างกันไประหว่าง 1V ถึง 0.2V

โครงการของฉันจะใช้คอนโทรลเลอร์ไมโคร Arduino ฉันสามารถใช้ Arduino เพื่อตรวจสอบแรงดันไฟฟ้าของแผงเซลล์แสงอาทิตย์และควบคุมกระแส TP4056 ด้วยวงจรต่อไปนี้:

โซลูชันอื่น ๆ

Rprog และ Rarduino จะเป็น 600 ohms และตัวเก็บประจุ 100uF และ Rarduino จะทำหน้าที่เป็นตัวกรองสัญญาณความถี่ต่ำสำหรับอะนาล็อก Arduino ที่ออกสัญญาณ PWM 3.3V 500Hz

เมื่อสัญญาณดิจิตอลออกเป็น 0V, TP4056 จะเห็นตัวต้านทาน 1.2K และทำงานตามปกติ เมื่อเราเพิ่มแรงดันไฟฟ้าอะนาล็อกออกแรงดันไฟฟ้าที่ Rprog จะลดลงซึ่งจะลดกระแสในพิน TP4056 PROG และลดกระแสการชาร์จแบตเตอรี่ในที่สุด

โซลูชันนี้ใช้งานได้หรือไม่

— ตบเบา ๆ
แหล่งที่มา

1

คำถามของคุณผิดพลาด การปรับกระแสชาร์จโดยใช้ RPROG จะไม่ช่วยให้คุณชาร์จแบตเตอรี่ได้เร็วขึ้น เพียงตั้งค่า RPROG สำหรับวันที่มีแดดจัด หากคุณต้องการดึงพลังงานสูงสุดออกจากแผงโซลาร์เซลล์คุณต้องใช้ตัวแปลง DC-DC อย่างน้อยหนึ่งตัวและในกรณีนั้นอาจไม่เหมาะสมที่จะใช้ตัวชาร์จแบบเชิงเส้น

— mkeith

1

แบตเตอรี่แผงเซลล์แสงอาทิตย์และอุปกรณ์ชาร์จทั้งหมดเป็นแบบอนุกรม (ยกเว้นกระแสไฟฟ้าขนาดเล็กที่อุปกรณ์ชาร์จใช้) ดังนั้นการเพิ่มกำลังเอาต์พุตของแผงโซลาร์เซลล์จึงไม่ใช่เป้าหมาย คุณต้องการเพิ่มผลผลิตปัจจุบัน หวังว่าคุณจะเห็นจุดของฉันตอนนี้

— mkeith

ลองดูที่: cds.linear.com/docs/en/datsheet/3652fd.pdf แนวคิดก็คือคุณจะปรับ Vin ของคุณให้เป็นจุดพลังงานสูงสุด (โปรดทราบว่าแรงดันไฟฟ้าของจุดไฟสูงสุดไม่เปลี่ยนแปลงมากนักเมื่อระดับแสง) . มันอาจไม่ทำงานกับแผงโซลาร์เซลล์ 5V ของคุณ แต่ถ้าคุณสามารถพิจารณารับแผงแรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่าก็สามารถใช้งานได้

— mkeith

1

@mkeith มันจะชาร์จเร็วขึ้นเพราะเมื่อแผงโซลาร์สามารถส่งได้ 100mA เท่านั้นและเครื่องชาร์จต้องการ 1,000mA แรงดันแผงโซลาร์เซลล์จะลดลงเป็นแรงดันที่ TP4056 ทำงานไม่ถูกต้องและไม่ได้ชาร์จเลย

— Pat

@mkeith จะทำให้การเพิ่มกระแสเป็นความสำคัญสูงสุด แต่อย่างที่คุณเห็นในภาพกราฟการชาร์จกระแสไฟฟ้าไม่คงที่ที่ค่าสูงในการชาร์จแบตเตอรี่ ทางเดียวที่เหลือคือการควบคุมกระแสไฟจากการชาร์จเพื่อไม่ให้โอเวอร์โหลดแผงโซลาร์

— แพท

0

ฉันชอบคำตอบที่คุณแนะนำมาก ฉันคิดว่ามันเป็นความคิดที่ดี ฉันอยากจะแนะนำการเปลี่ยนแปลงเพียงเล็กน้อยดังนี้:

ปรับปรุงการควบคุม PWM

นอกจากนี้โปรดทำงานผ่านเคสมุมและสถานการณ์ที่ผิดปกติเช่นเมื่อแบตเตอรี่หมดและ arduino ไม่สามารถเปิดได้ เครื่องชาร์จจะติดอยู่ในโหมดปัจจุบันหรือไม่? อาจเป็นกลยุทธ์การดึงหรือดึงลงบางแห่งหรือตัวต้านทานขนาดใหญ่ขนานกับ RPROG และ 100uF cap เพื่อประกันกระแสไฟฟ้าขนาดเล็กแม้ว่า PWM ปิดอยู่

เยี่ยมมาก!

แมคเคนซี่

— mkeith
แหล่งที่มา

1

ฉันคิดว่าฉันจะจ่ายพลังงาน Arduino โดยตรงบนแผงโซลาร์เซลล์เพื่อที่ฉันจะได้ไม่ประสบปัญหาสิ้นทาง

— Pat

นอกจากนี้กระแสสูงสุดที่ขา PROG สามารถให้ได้คือ 1.2mA analog aarduino สามารถให้หรือจม 20mA ดังนั้นฉันไม่คิดว่า mosfet จำเป็นต้องใช้

— Pat

ฉันไม่กังวลเกี่ยวกับปัจจุบัน ปัญหาคือเอาต์พุต PWM (สมมติว่าเป็นเสาโทเท็ม) เป็นแรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่าแรงดันพินของ PROG หากคุณไปที่รอบการทำงาน 100% โดยไม่ได้ตั้งใจจะทำให้กระแสไหลเข้าสู่ขาของ PROG ไม่แน่ใจว่าสิ่งนี้จะมีผลกระทบ มันอาจทำให้ชิปเสียหายได้ ในทางตรงกันข้ามถ้าคุณสามารถกำหนดค่าเอาต์พุต PWM ให้เป็น "open drain" หรือ "open collector" ก็ควรจะดี

— mkeith

4

ฉันได้ดูคำถามเดียวกันเมื่อเร็ว ๆ นี้ โซลูชันของฉันแตกต่างจากของคุณเล็กน้อย:

ป้อนคำอธิบายรูปภาพที่นี่

ด้วยการเลือก D10, D11, D12 ให้เป็น OUTPUT / LOW หรือ INPUT (High-Z, no pullup) ฉันสามารถเปลี่ยน Rprog ได้ตั้งแต่ 16k (D10 / 11/12 All-Z ทั้งหมด) ลงที่ 1,050 Ohm (D10 / 11/12 ต่ำทั้งหมด) และผ่าน A0 จะตรวจสอบกระแสการชาร์จเพื่อค้นหา MPP

สิ่งที่ตลกคือจากการทดสอบทั้งหมดของฉันฉันพบว่า TP4056 ดูเหมือนว่าจะทำ MPPT เองแม้ว่าคุณจะตั้งค่า Rprog ต่ำเกินไป Vprog ก็ดูเหมือนจะทำการปรับอัตโนมัติเพื่อรักษากระแสที่ MPP นั่นหมายความว่าเพียงแค่ตั้งค่า Rprog ให้เป็นค่าสูงสุดในปัจจุบันแผงโซล่าร์เซลล์ก็สามารถทำได้ตามที่ต้องการ

BTW สิ่งนี้ยืนยันการค้นพบของฉันโดยใช้โมดูล TP4056 แบบง่ายกับแผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบพับได้ของฉันโดยไม่มีปัญหาใด ๆ ในช่วง 2 ปีที่ผ่านมา (มันค่อนข้างน่าผิดหวังนิดหน่อยเนื่องจากฉันใช้ปัญหาทั้งหมดในการสร้าง Arduino MPPT ของฉันเพื่อค้นหาว่าฉันไม่ต้องการมันจริงๆ ... )

— enif
แหล่งที่มา

2

ปรับกระแสไฟอัตโนมัติ

ฉันจะใช้ชิปอื่น อย่างไรก็ตามหากคุณต้องการใช้วงจรนี้คุณสามารถลองใช้วงจรนี้ วางมิเรอร์ปัจจุบันเข้าที่เพื่อปรับโปรแกรมปัจจุบัน ฉันคิดว่าภายในกระแสที่ไหลผ่าน PROG นั้นจะถูกมิเรอร์ (พร้อมรับ) เพื่อตั้งค่ากระแสประจุภายนอก สิ่งที่คุณมีอยู่ที่นี่คือแหล่งปัจจุบันซึ่งเพิ่มมูลค่าปัจจุบันเมื่อ VCC เพิ่มขึ้น ปรับ R200 เพื่อให้ได้กระแสที่ต้องการในทุกสิ่งที่คุณพิจารณาว่าเป็น VCC ขั้นต่ำ เมื่อ VCC เพิ่มขึ้นกระแสไฟก็จะเพิ่มขึ้นเช่นกัน

ฉันขี้เกียจเกินไปที่จะหาจุดเริ่มต้นที่ดีสำหรับ R200 แต่ถ้าคุณสามารถค้นหาแรงดันไฟฟ้าที่ PROG ได้จากตารางคุณสามารถคาดการณ์ปัจจัยการขยายปัจจุบันและหาจุดเริ่มต้นที่ดีสำหรับ R200 ฉันคิดว่ามันจะเป็นเหมือน 47k-ish

การเปลี่ยนแปลงในเรื่องนี้อาจทำงานได้ดียิ่งขึ้น ตัวอย่างเช่นถ้าคุณเพิ่มการอ้างอิงแรงดันไฟฟ้าและตัวเปรียบเทียบหรือทรานซิสเตอร์เพิ่มเติมคุณสามารถเก็บค่ากระแสที่ pegged ไว้ที่ค่าสูงสุดได้จนกระทั่ง VCC ลดลงต่ำกว่าจุดที่แน่นอนแล้วมันจะถอยกระแสประจุเพื่อรักษา VCC ที่ระดับนั้น แต่ในความคิดของฉันเมื่อคุณไปถึงระดับของความซับซ้อนคุณควรใช้ IC ที่ทำทุกอย่างเพื่อคุณเช่น bq24210

ฉันเปิดเพื่อหารือเกี่ยวกับเรื่องนี้ต่อไป เพียงแท็กฉันเพื่อรับความสนใจของฉัน

— mkeith
แหล่งที่มา

ดูดีมาก! BQ24210 เป็น IC ขนาดเล็กที่น่ารักสำหรับโครงการงานอดิเรก คุณรู้หรือไม่ว่าชิปตัวใหญ่ ๆ ที่มีฟังก์ชั่นคล้ายกัน

— Pat

1

ไม่ แต่ฉันเพิ่งพบสิ่งนี้: sparkfun.com/products/12885

— mkeith

0

ฉันกำลังมองหาที่จะทำสิ่งนี้ ฉันคิดว่าตัวเก็บประจุบน Vin ช่วยได้มากเพราะเมื่อมันกำลังชาร์จมันจะดึงกระแสน้อยลงและหยุดการวาดกระแสมากเกินไปจากตาแมวซึ่งเป็นจุดที่กำลังส่งของดิ่งลง เมื่อตัวเก็บประจุลดลงต่ำกว่า 4 โวลต์ฉันเชื่อว่า TPS4056 จะปิดการใช้งานตัวเองจนกว่าค่าใช้จ่ายจะสูงพอ เมื่อมันชาร์จกลับไปที่ 4 โวลต์มันทำหน้าที่เหมือนมู่เล่

อีกความคิดหนึ่งที่ฉันคิดเกี่ยวกับการพยายามใช้ photoresistor สำหรับ Rprog

— แมตต์วิลเลียมสัน
แหล่งที่มา

0

เพียงจำไว้ ... เครื่องชาร์จ IC นี้เป็นแบบเส้นตรง หมายความว่าหากแบตเตอรี่ของคุณอยู่ที่ ~ 4V และแผงโซลาร์เซลล์ของคุณคือ ~ 6V คุณกำลังสูญเสียกระแสไฟฟ้าประมาณ 2V * เป็นความร้อน แม้ว่าคุณจะสามารถดึงค่าสูงสุดจากพาเนลได้ แต่การสูญเสียพลังงานก็สูง พิจารณาใช้สวิตช์ควบคุมหรือสร้างของคุณเอง (เจ้าชู้) กับ atmega มันเป็นวงจรที่เรียบง่ายและสามารถมีประสิทธิภาพประมาณ 90% ในกรณีโหลดใด ๆ มีความสุข.

— MPZ
แหล่งที่มา

คุณแน่ใจหรือว่ามันเป็นเส้นตรง? แรงดันไฟฟ้าอินพุตเดียวกันสามารถสร้างกระแสชาร์จที่แตกต่างกันได้อย่างไรโดยการเปลี่ยนตัวต้านทาน

— Pat

0

การสกัดพลังงานแสงอาทิตย์สูงสุดมีความสำคัญมากกว่าหรือวิธีการใช้ TP4056 ที่สำคัญกว่าอย่างถูกต้อง? ถ้าการสกัดพลังงานแสงอาทิตย์สูงสุดมีความสำคัญมากกว่าวงจรทั้งหมดของคุณและคำตอบทั้งหมดจะไม่ถูกต้อง แผงโซลาร์ 6v ของคุณจะให้ 2-4 โวลต์ในสถานการณ์ที่หรี่แสงและคุณไม่สามารถคาดหวังให้ชาร์จแบตเตอรี่ 4.2v ได้อย่างเต็มที่ในสถานการณ์เหล่านี้ดังนั้นเครื่องชาร์จของคุณจะไม่เป็นหน่วยสกัดพลังงานแสงอาทิตย์สูงสุด ใช้.

แต่คุณต้องเริ่มต้นตัวแปลงบูสต์แบบ pre-stage ต่ำด้วยการควบคุมแรงดันไฟฟ้าที่ 5v เสร็จสิ้นคุณไม่ต้องกังวลกับสิ่งอื่นใด อย่าใช้ตัวควบคุมแบบไมโครสำหรับอุปกรณ์ชาร์จแบบง่าย ๆ เช่นนั้นมันเปลืองพลังงานมากกว่าที่มันทำในที่แสงหรี่ ตามความเป็นจริงคุณควรถอด TP4065 ออกจากสมการถ้าการสกัดพลังงานแสงอาทิตย์สูงสุดเป็นสิ่งที่สำคัญที่สุด

— Atmega 328
แหล่งที่มา

เห็นได้ชัดว่าเป้าหมายสูงสุดของฉันคือการดึงพลังให้ได้มากที่สุด แต่ฉันยังมีเป้าหมายอีกสองข้อคือการสร้างและการสร้างได้ง่าย คุณจะแนะนำอะไรให้แทนที่ TP4065

— Pat

ที่ถูกที่สุดจะเป็นเพียงการใช้ไดโอด schottky และที่ดีที่สุดจะใช้ตัวแปลงเพิ่ม dc-dc ฉันแนะนำ CE8301 เจ้าตัวเล็กตัวนี้ยอดเยี่ยมเพราะแรงดันเริ่มต้นของมันคือ 0.9v คุณสามารถค้นหาได้โดยพิมพ์ตัวแปลง usb boost 5v ใน ebay ตัวแปลงบูสต์ชนิดนี้ส่วนใหญ่ใช้ IC นี้ หลังจากที่คุณได้รับมันแฮ็คมันเล็กน้อยเพื่อให้ได้ผลลัพธ์เป็น 4.2v คือโดยการเปลี่ยนตัวต้านทานข้อเสนอแนะและทำ

— Atmega 328

การชาร์จด้วย 4.2V แบบแบนแทนที่จะเป็นหลายขั้นตอนของ TP4056 จะทำให้เกิดปัญหากับแบตเตอรี่หรือไม่ หลายคนบอกว่า 4.2V นั้นต้องแม่นยำมากและดูเหมือนว่า CE8301 จะสามารถปรับได้เพียง 0.1V เท่านั้น

— Pat

หากคุณใช้ 4.2v แบบง่ายกับแบตเตอรี่ li-ion มันจะผ่านหลายขั้นตอนโดยไม่คำนึงถึง มันเป็นวิธีการทำงานของแบตเตอรี่เคมีและไม่มีส่วนเกี่ยวข้องกับ IC IC อยู่ที่นั่นเพื่อตรวจสอบขั้นตอนเหล่านี้และหยุดการชาร์จแบตเตอรี่เมื่อคิดว่าแบตเตอรี่ชาร์จเต็มแล้ว จี้ที่ชาร์จแบตเตอรี่ li-ion นั้นไม่ดีในตำราเรียน แต่มันก็ใช้ได้จริงในชีวิตจริงโดยเฉพาะอย่างยิ่งกับการป้อนพลังงานแสงอาทิตย์ของคุณ สุดท้าย แต่อย่างน้อยที่สุดเครื่องชาร์จบางรุ่นจะตั้งค่าแรงดันไฟตัดที่ 4.3v มันจะเพิ่มขีดความสามารถและลดอายุการใช้งาน แต่ก็ไม่ระเบิดและปลอดภัย

— Atmega 328

แผงเซลล์แสงอาทิตย์ IV โค้งจะอยู่ที่ไหนเมื่อเชื่อมต่อโดยตรงกับตัวแปลงเพิ่ม dc-dc มันจะเพิ่มพลังงานจากเซลล์แสงอาทิตย์ให้ได้หรือไม่ ฉันนึกภาพไม่ออกว่าอิมพีแดนซ์อินพุตของคอนเวอร์เตอร์จะเป็นอย่างไร

— Pat