Относительно простая доработка солнечной батареи с USB выходами для увеличения снимаемой с нее мощности и получения возможности заряжать внешние LiIon аккумуляторы.
Поделиться этой страницей в:
Взято . Автор .
---------------------
В исходной статье прилично "воды", поэтому пару слов предварительно.
Две основные идеи от автора:
1. Почти в любой стабилизатор можно добавить "ограничитель просадки" входного напряжения и т.о. получить некий аналог полноценного МРРТ.
2. Описана идея использовать распространенную дешевую линейную микросхему для зарядки лития TP4056 в режиме питания ее ограниченным током. В этом случае она почти не греется, но свои функции выполняет.
----------------------
На примере народной панели от CHOETECH Будут решены вопросы: 1. Почему штатные DC-DC имеет такой режим работы с перезапуском 2. Почему штатный DC-DC лучше покупной отдельной платки на CN3791 3. Зарядка лития напрямую с максимальным КПД 4. Работа панели даже в тени 5. Поиск точки MPPT 6. Работа по приоритетам, вначале литий, а потом внешние USB на сдачу UPD!!! 7. Замеры КПД
* и всё это с максимальным сохранением исходного состояния панели и минимальными вложениями.
Почитав , и другие обзоры на солнечные панели и комментарии. Решил приобрести панельку для опыта и спортивного интереса: пощупать солнечную энергию и огрехи производителя, как они неумело готовят вольты и амперы.
Первым делом решил добраться до прямых контактов от панели, которые припаяны к DC-DC, добрый человек принес в целостность своей панели, поэтому я обошелся малой кровью, проковырял сбоку:
подключив к выводам панели вольтмерт (https://www.aliexpress.com/item/32825791816.html) на 1 усб я повесил белый доктор, очень удобен оказался с проводом (https://www.aliexpress.com/item/32834369767.html) на 2 усб — повербанк, что позволило усб тестером измерять напряжение без просадки на контактах
начал изучать «что не так», без видео не передать тошнотворную работу стокового преобразователя:
Видно что в работе DC-DC не участвует — напряжения идентичны 4.65В, так как просадка напряжения с панелей ниже выставленного выходного у преобразователя напряжения 5В усб, но почему-то идет сброс контроллера и дергание, при котором видно что без нагрузки на панели в тени 5.7 В (отключен при этом выход).
начал изучать схемотехнику по этому
желтые полоски — дорожки противоположного слоя
Q1 — транзистор полевой, размыкает сразу на оба USB +5В шину, может защита по току… сам же как шунт. U3 — микросхема подключена к D+ и D- одного из порта, для того чтобы сообщать гаджетам о «многоамперной» зарядке U1 — не понял что за микросхема, скорее всего отслеживает напряжение на панели и она же подключена ко входу U2… U2 — сам преобразователь, , у которого как раз 7 ножка вход EN, по даташиту на ней должен быть высокий уровень
значит режем дорожку EN, подтягиваем к +. замыкаем транзистор Q1 и готово. Решил отрезать такой скальп для этой операции и его так надломать чтобы крышка не проваливалась:
И оказалось что схема уже другая, только преобразователь тот же. А он нам только и нужен. Изучив эту схему и новые компоненты, производитель заменил защиту общую на одном транзисторе, и разделил защиту по току на каждый порт
добавили транзистор Q1 для дрыкания 7го вывода преобразователя, и видно сразу подтяжку к +от панели через резистор R6
чтобы сделать работу без отключений преобразователя, надо выпаять резистор R7, и микросхемы sy6288 заменить перемычками, чтобы убрать падение напряжения на них:
Солнечная панель после такой переделки перестанет выключаться-включаться, а преобразователь будет как защита, от превышения входного напряжения с панелей. при низком напряжении с панелей она вообще не будет ничего преобразовывать и пускать с панели напрямую свой вольтаж без преобразований. Защита по перегрузке по току на выходе будет в преобразователе, будет общей на два порта. ни о каком МРРТ даже говорить не стоит.
Для любой солнечной панели желателен буфер, чтобы потребитель не страдал от прерывистой работы (облачной погоды), и надо чтобы этот буфер из лития заряжался минимальным количеством преобразований с максимальным КПД, такие как DC-DC 5В + линейный преобразователь повербанка.
И тут пришла мысль, а почему бы не отслеживать напряжение на солнечной панели, и при уменьшении напряжения порогового давать сигнал на вход FB преобразователя, для уменьшения выходного напряжения (уменьшения мощности). Такой режим позволит работать преобразователю в режиме источника тока, это позволит 5В USB выход цеплять к литию напрямую на заряд.
Идея: Принцип работы
Паять вот так:
Еще! очень важно поставить хороший конденсатор параллельно панели, без него на малой освещенности поет преобразователь, как раз боковая дыра в корпусе для этого дела подойдет.
У меня получилось вот так
тестирование в динамике
кадры из видео, в один порт вставлен повербанк, во второй через белый доктор еще один повербанк
На этом этапе работа с панелью заканчивается, что сделано: — преобразователь работает без сбросов — преобразователь удерживает точку МРРТ — замкнуты защиты от перегрузки портов по току, что уменьшает потери
закрывается просто скотчем:
теперь можно подключать литий напрямую заряжать, ток при низком напряжении 3.7в выше чем при напряжении 5в, это дает выше КПД зарядки, чем если заряжать просто повербанк от 5в USB с двойным преобразованием. Но в такой схеме нет защиты от перезаряда лития, да и литий отдает ток в обратку в преобразователь, а преобразователь на панель, это заметил когда вольтметр припаяный на контактах солнечной панели работал.
и приходит проверенное решение на TP4056 (https://www.aliexpress.com/item/4000653142813.html)
Огромный плюс этой микросхемы: когда запитывается она источником тока, где входной ток меньше его зарядного на 20% падение на этой микросхеме всего 0.2...0.3 В. Преобразователь на солнечное панели 3А выдаёт максимум, надо поставить 4 платы с выставленным стандартным током 1А, и спаять параллельно, предварительно запаяв входной резистор перемычкой. Резистор этот имеет номинал 0.4 Ома и стоит по +5в, уменьшает тепловую нагрузку на микросхему.
Протестируем 2 спаянные платы параллельно от обычной 2А зарядки, но подключим её через длинный удлинитель (имитация источника тока резистором-проводом)
ток сборки 1.15 А
напряжение приходит около 4 В на TP4056, 1 В падает на проводе, а с током 1А, провод выделяет 1 вт тепла
И самое главное, какое падение на TP4056, всего 0.23 В, что соизмеримо с обычным диодом
CN3791
как раз в солнечных контролерах на CN3791 он нужен чтобы ток обратно не шел на панель, да и это псевдо МРРТ контроллер, так же задаётся точка резисторами R3 и R4. сравнение в
теперь нужно сделать хороший усб разъем с хорошими проводами
преобразователи с лития обратно в 5В я использовал такие (https://www.aliexpress.com/item/32816896778.html)
хороший кпд, но ток не большой до 1А и их можно поставить много, поставил 3 шт
в итоге у меня получилось так: и панель спокойно складывается с литием в свою фирменную коробку.
Работа в тени на заряд лития, с током 0 А )) ток менее 100 мА доктор не показывает, ничего не дергается и не сбрасывается, на литии где-то 3.6В
измерял мультиметром ток, крокодилами на контакты тумблера выключенного — был ток 1.9А, и параллельно на 5в втором USB этот же повербанк 0.3А, литий очень быстро заряжается
менял резистором точку МРРТ и максимальный КПД у этой панели на 5.35В (какие-то +1..2%), потом поменял резисторы делителя у преобразователя, чтобы было не 5.1В, а 5,25В. Это уже не описывал, это коту делать нечего.
Вывод:
Такая доработка позволяет добывать солнечную энергию в любых условиях, благодаря удачному преобразователю + с универсальной доработкой до псевдо МРРТ. Простое решение с литием позволяет зарядить его до 100% первым, по окончанию заряда преобразователь поднимет выходное напряжение и на втором параллельном порте будет заряжаться внешний повербанк, в порядке очереди. Можно вообще не использовать повербанки, универсальность и стоковое состояние сохранено по максимуму. Разжевал схему, чтобы повторяемость была на максимуме. Для доработки нужен только паяльник, блок питания чтобы выдернуть TL431, резисторы и светодиод.
Upd
Измерения. Эффективность преобразователя TD1583 и TP4056 будут сняты в искусственных условиях, подав на панель ток через сопротивление. Это позволило проверить электронику во всех режимах.
при напряжении на панели 5.33В преобразователь не запускается, светодиод не загорается, ток 0.040 А идет на панель
при напряжении на панели 5.4В преобразователь запускается, светодиод загорается, зарядный ток 57мА пошел на аккумулятор. Потребление 90 мА. те 40мА так же остаются, которые идут на панель.
Итоговая таблица:
вот кадр промежуточного замера где высокий КПД
помимо DC были произведенены частичные замеры падения напряжения на зарядке TP4056, видно что микросхема на высоких токах себя ведет как резистор на 0,1 Ом
падение напряжения ТР4056 на токах 2,1А 0,205В:
3А 0,294В:
Даже при токе от соленчной панели 0.81 А эффективность двух модулей 90%!!! а потери TP4056 всего 1.6% А на токах около 2А эффективность падает до 87% из-за TP4056, на ней 4% улетают в тепло
плата TP4056 вносит очень маленькие потери, и не добавляет частотных шумов к штатному DC-DC, на токах 2А на ней выделяется менее 0.5Вт, это 0.15Вт на одну плату — ОНИ ХОЛОДНЫЕ По таблице измерений видно как плата DC-DC удерживает 5.4в, но на больших токах видно увеличение на сотые вольт, так как измерить непосредственно в точке забора нет возможности, и эти погрешности ухудшают кпд
измерение напряжения выходного производился со второго разъема усб и самое печальное: падение на усб разъеме, проводах и тумблере при токе 1.5А составляют 0,167В (0,055В по минусу 0,148В по плюсу и тумблеру) а на токе 3А -> 0,29В (0,08В по минусу 0,21В по плюсу и тумблеру), вот где проблемы. КПД преобразователя на разные выходные напряжения
p.s. это реальные практические данные, опирайтель только на них, а не на комментарии теретиков которые могут насоветовать непроверенных решений
На главную
