Régulateur de charge solaire MPPT utilisant LT3562

Presque tous les systèmes solaires sont associés à une batterie qui doit être chargée à partir de l'énergie solaire, puis l'énergie de la batterie sera utilisée pour entraîner les charges. Il existe plusieurs choix disponibles pour charger une batterie au lithium, nous avons également construit un circuit de charge de batterie au lithium simple précédemment. Mais pour charger une batterie avec un panneau solaire, le choix le plus populaire est la topologie MPPT ou tracker de point de puissance maximale, car elle offre une bien meilleure précision que d'autres méthodes telles que les chargeurs contrôlés par PWM.

MPPT est un algorithme couramment utilisé dans les chargeurs solaires. Le contrôleur de charge mesure la tension de sortie des panneaux et la tension de la batterie, puis en obtenant ces deux données, il les compare pour décider de la meilleure puissance que le panneau pourrait fournir pour charger la batterie. Quelle que soit la situation, que ce soit en bon ou en mauvais état d'ensoleillement, le contrôleur de charge MPPT utilise ce facteur de puissance de sortie maximum et le convertit en la meilleure tension et courant de charge pour la batterie. Chaque fois que la puissance de sortie du panneau solaire tombe, le courant de charge de la batterie diminue également.

Ainsi, dans des conditions de faible ensoleillement, la batterie se recharge en permanence en fonction de la puissance du panneau solaire. Ce n'est généralement pas le cas des chargeurs solaires normaux. Parce que chaque panneau solaire est livré avec un courant de sortie maximal et un courant de court-circuit. Chaque fois que le panneau solaire ne peut pas fournir la sortie de courant appropriée, la tension chute de manière significative et le courant de charge ne change pas et dépasse le courant nominal de court-circuit, ce qui rend la tension de sortie du panneau solaire nulle. Par conséquent, la charge est complètement arrêtée dans des conditions de faible ensoleillement. Mais MPPT permet à la batterie de se charger même dans des conditions de faible ensoleillement en contrôlant le courant de charge de la batterie.

Les MPPT sont environ 90 à 95% efficaces dans la conversion. Cependant, l'efficacité dépend également de la température du pilote solaire, de la température de la batterie, de la qualité du panneau solaire et de l'efficacité de conversion. Dans ce projet, nous allons construire un chargeur solaire MPPT pour batteries au lithium et vérifier la sortie. Vous pouvez également consulter le projet de surveillance de batterie solaire basé sur l'IoT dans lequel nous surveillons certains paramètres critiques de la batterie d'une batterie au lithium installée dans un système solaire.

Contrôleur de charge MPPT - Considérations de conception

Le circuit du contrôleur de charge MPPT que nous concevons dans ce projet aura les spécifications suivantes.

Il chargera une batterie 2P2S (6.4-8.4V)
Le courant de charge sera de 600mA
Il aura une option de charge supplémentaire à l'aide d'un adaptateur.

Composants requis pour construire un contrôleur MPPT

Pilote LT3652
1N5819 - 3 pièces
Pot de 10k
Condensateurs 10uF - 2 pcs
LED verte
LED orange
Résistance 220k
Résistance 330k
Résistance 200k
Inducteur 68uH
Condensateur 1uF
Condensateur 100uF - 2 pièces
Batterie - 7,4 V
1k résistances 2 pcs
Douille de canon

Schéma du circuit du chargeur solaire MPPT

Le circuit complet du contrôleur de charge solaire peut être trouvé dans l'image ci-dessous. Vous pouvez cliquer dessus pour une vue pleine page pour obtenir une meilleure visibilité.

Le circuit utilise le LT3652 qui est un chargeur de batterie abaisseur monolithique complet qui fonctionne sur une plage de tension d'entrée de 4,95 V à 32 V. Ainsi, la plage d'entrée maximale est de 4,95 V au 32 V pour le solaire et l'adaptateur. Le LT3652 fournit des caractéristiques de charge à courant constant / tension constante. Il peut être programmé à l'aide de résistances de détection de courant pour un courant de charge maximal de 2 A.

Sur la section de sortie, le chargeur utilise une référence de rétroaction de tension flottante de 3,3 V, de sorte que toute tension de flottement de batterie souhaitée jusqu'à 14,4 V peut être programmée avec un diviseur de résistance. Le LT3652 contient également une minuterie de sécurité programmable utilisant un simple condensateur. Il est utilisé pour la fin de la charge une fois que l'heure souhaitée est atteinte. Il est utile de détecter les défauts de batterie.

Le LT3652 nécessite une configuration MPPT où un potentiomètre peut être utilisé pour définir le point MPPT. Lorsque le LT3652 est alimenté à l'aide d'un panneau solaire, la boucle de régulation d'entrée est utilisée pour maintenir le panneau à la puissance de sortie de pointe. L'endroit où la régulation est maintenue dépend du potentiomètre de configuration MPPT.

Toutes ces choses sont liées au schéma. Le VR1 est utilisé pour définir le point MPPT. R2, R3 et R4 sont utilisés pour régler la tension de charge de la batterie 2S (8,4 V). La formule pour régler la tension de la batterie peut être donnée par-

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

Le condensateur C2 est utilisé pour configurer la minuterie de charge. La minuterie peut être réglée à l'aide de la formule ci-dessous:

tEOC = CTIMER • 4,4 • 10 ⁶ (en heures)

Les D3 et C3 sont la diode de suralimentation et le condensateur de suralimentation. Il pilote l'interrupteur interne et facilite la saturation du transistor interrupteur. La broche boost fonctionne de 0V à 8,5V.

R5 et R6 sont une résistance de détection de courant connectée en parallèle. Le courant de charge peut être calculé en utilisant la formule ci-dessous:

RSENSE = 0,1 / ICHG (MAX)

La résistance de détection de courant dans le schéma est sélectionnée 0,5 Ohms et 0,22 Ohms qui est en parallèle crée 0,15 Ohms. En utilisant la formule ci-dessus, il produira près de 0,66 A de courant de charge. Les C4, C5 et C6 sont les condensateurs de filtre de sortie.

La prise cylindrique CC est connectée de telle sorte que le panneau solaire se déconnecte si une prise adaptateur est insérée dans la prise de l'adaptateur. Le D1 protégera le panneau solaire ou l'adaptateur du flux de courant inverse en l'absence de charge.

Conception de PCB de contrôleur de charge solaire

Pour le circuit MMPT discuté ci-dessus , nous avons conçu le circuit imprimé du contrôleur de chargeur MPPT qui est illustré ci-dessous.

La conception a le plan de cuivre GND nécessaire ainsi que des vias de connexion appropriés. Cependant, le LT3652 nécessite un dissipateur de chaleur PCB adéquat. Ceci est créé en utilisant le plan de cuivre GND et en plaçant des vias dans ce plan de soudure.

Commande du PCB

Maintenant que nous comprenons comment les schémas fonctionnent, nous pouvons procéder à la construction du PCB pour notre projet de chargeur solaire MPPT. La mise en page du circuit imprimé ci-dessus est également disponible en téléchargement sous Gerber à partir du lien.

Télécharger GERBER pour chargeur solaire MPPT

Maintenant que notre conception est prête, il est temps de les fabriquer à l'aide du fichier Gerber. Pour faire le PCB à partir de PCBGOGO est assez facile, suivez simplement les étapes ci-dessous:

Étape 1: Accédez à www.pcbgogo.com, inscrivez-vous si c'est votre première fois. Ensuite, dans l'onglet Prototype PCB, entrez les dimensions de votre PCB, le nombre de couches et le nombre de PCB dont vous avez besoin. En supposant que le PCB mesure 80 cm × 80 cm, vous pouvez définir les dimensions comme indiqué ci-dessous.

Étape 2: Continuez en cliquant sur le bouton Soumettre maintenant . Vous serez redirigé vers une page où définir quelques paramètres supplémentaires si nécessaire, comme le matériau utilisé, l'espacement des pistes, etc. Mais la plupart du temps, les valeurs par défaut fonctionneront bien. La seule chose que nous devons considérer ici est le prix et le temps. Comme vous pouvez le voir, le temps de construction n'est que de 2-3 jours et il ne coûte que 5 $ pour notre PCB. Vous pouvez ensuite sélectionner une méthode d'expédition préférée en fonction de vos besoins.

Étape 3: La dernière étape consiste à télécharger le fichier Gerber et à procéder au paiement. Pour s'assurer que le processus se déroule sans heurts, PCBGOGO vérifie si votre fichier Gerber est valide avant de procéder au paiement. De cette façon, vous pouvez être sûr que votre PCB est facile à fabriquer et vous atteindra comme engagé.

Assemblage du PCB

Après la commande de la carte, elle m'est parvenue au bout de quelques jours par courrier dans une boîte bien emballée bien étiquetée, et comme toujours, la qualité du PCB était excellente. Le PCB que j'ai reçu est illustré ci-dessous. Comme vous le voyez, les couches supérieure et inférieure se sont déroulées comme prévu.

Les vias et les pads étaient tous de la bonne taille. Il m'a fallu environ 15 minutes pour assembler la carte PCB pour obtenir un circuit fonctionnel. La carte assemblée est illustrée ci-dessous.

Test de notre chargeur solaire MPPT

Pour tester le circuit, un panneau solaire de 18V.56A est utilisé. L'image ci-dessous est la spécification détaillée du panneau solaire.

Une batterie 2P2S (8.4V 4000mAH) est utilisée pour la charge. Le circuit complet est testé dans des conditions de soleil modéré–

Après avoir tout connecté, le MPPT est réglé lorsque la condition du soleil est correcte et le potentiomètre est contrôlé jusqu'à ce que la LED de charge commence à briller. Le circuit a plutôt bien fonctionné et le fonctionnement détaillé, la configuration et les explications peuvent être trouvés dans la vidéo ci-dessous.

J'espère que vous avez apprécié le projet et appris quelque chose d'utile. Si vous avez des questions, veuillez les laisser dans la section commentaires ci-dessous. Vous pouvez également utiliser nos forums pour obtenir des réponses à vos autres questions techniques.