Повышение мощности контроллера солнечной батареи?, Контроллеры от LT Опции

[Hale]

Добрый день.

Давно думаю как решить проблему, но ни опыта ни озарения не нашлось.

Суть вопроса - есть солнечные панельки, дают до полутора ватт 0.6 В (0.5-0.55В в р.т.), т.е. куча параллельных диодов.
Есть контроллеры LT с установкой рабочей точки. Но у них проблема, либо не заводятся даже от 0.5В, а те что заводятся от 0.3В, не пропускают больше ватта (тот что я трепал ограничивал на уровне 500мВт).

Есть ли какая-то типичная обходная схема для повышения снимаемой мощности, при этом не выводящая логику контроллера из строя?

Я попробовал варианты для КРЕНов из Хоровца-Хилла, но в LTSPICE контроллер либо вырубаются (видимо из-за падения на сенсорном резисторе на входе), либо уходит в возбуждение.

Если у вас есть идеи как это решить парой транзисторов... в общем как угодно, без избытка дискретных компонент на небольшом пятачке текстолита... буду премного благодарен.

Сообщение отредактировал Hale - May 23 2016, 08:59

[Меджикивис]

Соединить элементы солнечной батареи последовательно?

[Hale]

невозможно. алюминиевая сборка. кроме того, если пилить, потеряется надежность и компактность. надо как-то запитаться с параллельных, как есть.

Сообщение отредактировал Hale - May 23 2016, 08:58

[1113]

покажите схему - со слов ничего не понятно

[VCO]

Если у вас есть идеи как это решить парой транзисторов... в общем как угодно, без избытка дискретных компонент на небольшом пятачке текстолита... буду премного благодарен.

Здесь напрашиваются для использования германиевые транзисторы для предварительного удвоения напряжения перед подачей на контроллер.

[Plain]

Проще поделить задачу на два этапа — создание служебного питания и силовой преобразователь, оба можно сделать без дорогих LT — например, так и далее любой повышающий монолитный или контроллер, с функцией MPPT или без — про неё в ТЗ ни слова.

[Hale]

Plain, возможно. Хочу только еще раз повториться, что в схемотехнике я чайник и обычно пользуюсь поваренными книгами когда что-то простое надо сообразить.
Поэтому и подумал об интегральных контроллерах.
Есть и другая причина использования LT. Безумно хочется, как я сказал, запихать это на текстолит размером с пятак и заряжать либо плоскую батарею либо пару плоских суперкондов. у LTC3xxx только одна катушка нужна, остальное не торчит.

VCO, я о LTC3105 думал, запускается с 0.25В в тени, но у него ток 400мА максимум. А с одной батареи в рабочей точке 0.55Вx1.9А по моему. Конструкционно приспособлены для параллельного включения с общей подложкой. страшно неудобно, зато правильно собранные выдерживают изломы и даже пробоины.

Сообщение отредактировал Hale - May 26 2016, 00:16

[Plain]

Для сборщика готового в сети полно других ресурсов, а для соответствующего данному разработчика задача не представляет никакой сложности — например, дежурная литиевая батарейка, чтобы задёшево стартануть, задохлик-микроконтроллер, навроде PIC10LF322, для алгоритма MPPT, и любой стандартный понижающий или повышающий синхронный контроллер, либо светодиодный драйвер, у которого доступен снаружи внутренний усилитель, ну или какой-нибудь другой руль.

[VCO]

VCO, я о LTC3105 думал, запускается с 0.25В в тени, но у него ток 400мА максимум. А с одной батареи в рабочей точке 0.55Вx1.9А по моему. Конструкционно приспособлены для параллельного включения с общей подложкой. страшно неудобно, зато правильно собранные выдерживают изломы и даже пробоины.

Есть смысл поставить буферную ёмкость через диод Шоттки с минимальным падением, например, 1N5817-1N5819, а после неё схему запуска как раз на германиевом транзисторе, срабатывающюю, например, после 0.5 В. Несколько тысяч микрофарад с малой утечкой, думаю, за глаза хватит на раскачку. Можно и танталы вместо электролитов, если бюджет позволяет, но ионистор не советую. Германиевые биполярники валяются по разным складам ещё с советских времён, даже в ЧИП и ДИП есть.

[варп]

Hale, ну Вы даёте... - придумали себе проблему на ровном месте...
"солнечные панельки", о которых Вы говорите, это всего лишь ОДИН элемент для сборки полноценной солнечной панели...
Пытаться использовать только ОДИН такой элемент (или несколько в параллель) - это абсурд.... Вам же Меджикивис сказал - их необходимо соединять последовательно...
Скажите, что Вы хотите получить в итоге, и я скажу Вам как это сделать.
Как эти элементы соединяют найдите в ютюбе.
Про контроллер для зарядки после поговорим ..., только скажите, что хотите заряжать.

[Огурцов]

заводитесь от маломощного, которым питаете того, что помощнее

[Hale]

варп. давайте не будем следовать традициям оверклокерсов, или айхобота с советами как нужно жить.
"солнечные панельки", о которых Вы говорите, это всего лишь ОДИН элемент для сборки полноценной солнечной панели..."
проблема связана с тем что они здоровые, для сборки плантаций на крышах. не имеет значения то что сказал, если они разработаны для параллельного включения на общую подложку, либо на последовательную алюминиевую сварку по фольге, которой под рукой просто нет. а я хочу гаджеты от ваттного модуля размером с айфон заряжать держа его в кармане. уж больно механические свойства у них привлекательные. по моему вполне благородная цель жалко только знаний по схемотехнике близко к нулю. не тому учился.

Plain, на счет батарейки...спасибо. ее же все рано будем заряжать днем. надо подумать.
VCO, простите за мою тупость. Вы имеет в виду транзистор в обход контроллера, открываемый на 0.5В?

Огурцов. Да, наверное, но тогда плата в два раза раздуется главным образом катушки много места в высоту займут, а я думал об интегральном контроллере именно с целью минимизации компонент.
Видимо так они у меня и будут болтаться без дела в шкафу, эх.

Сообщение отредактировал Hale - May 27 2016, 01:02

[варп]

Hale, давайте не будем "дуться" по пустякам.
Вы поймите - в Вашей задаче проблема только ОДНА - преобразовать 0,5 Вольт в 5 Вольт с достаточно высоким КПД...
"В лоб" эту задачу не решить - вряд ли в природе есть м/с , пусть даже простейшая цифровая логика ( на её основе уже можно какой-нибудь дерьмовенький преобразователь сделать) способная работать от 0,5 Вольт.
По уму - надо МИНИМУМ ДВЕ Ваших "панельки" соединённых последовательно.

Сообщение отредактировал варп - May 27 2016, 02:04

[arhiv6]

Ищите "energy harvesting ic". Вот: есть у TI (bq25504 bq25570 и bq25505 - старт от 0.33В, работа от 0.1-0.13В) и есть у Linear (старт от 0.25В, работа от 0.22В), может ещё у кого найдёте.

Сообщение отредактировал arhiv6 - May 27 2016, 04:43

[VCO]

VCO, простите за мою тупость. Вы имеет в виду транзистор в обход контроллера, открываемый на 0.5В?

Нет, я имел в виду транзистор, коммутирующий СБ, ДШ и буферную ёмкость на контроллер.
Хотя может статься, что и одной буферной ёмкости с ДШ хватит. Пробовать надо, всё копейки стОит.

[Hale]

варп, я уже написал точную модель преобразователя 0.25-6В. и проблема обозначена четко, как преодолеть ограничение мощности.
как я уже несколько раз сказал, варианты с последовательным соединением панелей в домашних условиях не имеют отношения к реальности.

arhiv6, это и есть энержи харвестинг ic, в общем-то. вход, выход, рабочая точка. Но штука очень маломощная. 400мВт максимум у TI. За модели TI спасибо, посмотрю есть ли спайс модели. Я с LT начал потому что у них все моделировано и можно проверить перед сборкой. Есть еще ваттные ST, но на них нет спайс-модели и заводятся по моему от 0.4. В общем, если ничего не найду, конечно их использую.

[Plain]

хочу гаджеты от ваттного модуля размером с айфон заряжать

Для этого сперва потребуется внушить этим гаджетам, чтобы потребляли столько, сколько дают, а иначе потребуется промежуточный накопитель энергии, сглаживающий перепады солнечной.

[варп]

...Если у вас есть идеи как это решить парой транзисторов... в общем как угодно, без избытка дискретных компонент на небольшом пятачке текстолита... буду премного благодарен.

Hale, я имел ввиду, что просто "парой транзисторов....на небольшом пятачке текстолита... " здесь решить задачу не получится... Другие предлагаемые здесь решения требуют наличие буферного аккумулятора на выходе DC-DC..., а это уже совсем другая история....

[Огурцов]

"парой транзисторов....на небольшом пятачке текстолита... "

если транзисторы германиевые

плата в два раза раздуется главным образом катушки много места в высоту займут, а я думал об интегральном контроллере именно с целью минимизации компонент.

в толщину коробки от компакт диска

[one_eight_seven]

интегральному контроллеру, даже с интегрированными ключами, всё-равно нужны внешние накопители энергии, что дроссели, что конденсаторы - будут относительно "высокими".

Кстати, а что мешает сделать "маленький пятачок текстолита" побольше, если всё-равно размер с айфон? Лучше расстараться и найти низкопрофильные дроссели и коненсаторы, чтобы не сильно увеличивать толщину, но сделать нормальное надежное устройство.

[khach]

http://www.linear.com/product/LTC3105 250mV Start-Up
http://www.linear.com/product/LTC3106 850mV Start with No Backup Source, 300mV with a Backup Source
Т. е контроллер запускается с внешней батарейки на вторичной стороне при 300 мв на первичной . Если батарейка пустая- то надо 800 мв.
А вообще смотреть http://www.linear.com/parametric/Energy_Harvesting
Там по соседству харвестеры для термоэлектрических источников есть- вообще работают от 20 милливольт.
Блок-схема у этих LTC3107 08 09 интересная, с трансформатором повышающим. Возможно подойдет и для фотовольтаики под лунным или звездным светом.

[Hale]

Для этого сперва потребуется внушить этим гаджетам, чтобы потребляли столько, сколько дают, а иначе потребуется промежуточный накопитель энергии, сглаживающий перепады солнечной.

Гаджетам никогда \того не внушить, потому что туда сейчас ставят чип окна по напряжению, а потом измеряют ток на входе контроллера зарядки, чтобы он не был слишком мал (и не убил литий-ионник).
Поэтому батарея, или пара суперкондов - "маст хэв". Но чтобы их быстро заряжать, нужно контроллер с хорошим КПД, запускающийся даже в северных широтах во время грозы от 0.3В.


извините, что-то дела были, не занимался ни проблемой ни форумом. не отвечал.

если транзисторы германиевые
в толщину коробки от компакт диска

ну, сначала бы схему работающую. Зарядка буферного аккума, это уже другая задача - рецептов в сети много, т.к. там все просто, 6 вольт от зарядки на батарею, 5-5.5 к потребителю, можно развернуться. Но как для контроллера поднимающего напряжение с 0.3В до 6В поднять ток с 400мА до 1500мА... опять повторяюсь.
Ну и что можно сделать с германиевыми транзисторами?

Катушка - CDкоробка - толстовато. На 10мкГн можно извратиться, из пары приземистых на подвесе в отверстиях платы, можно даже пожадничать и изобразить планарную 3-5мкГ на обратной стороне. Но не две - точно.

Кстати, а что мешает сделать "маленький пятачок текстолита" побольше, если всё-равно размер с айфон? Лучше расстараться и найти низкопрофильные дроссели и коненсаторы, чтобы не сильно увеличивать толщину, но сделать нормальное надежное устройство.

У меня панели размером с айфон5, в длину (плюс электроды под винты) и чуть уже. Но они толстые потому что там параллельные элементы в толщину. Остается полоска свободного пространства под плату и плоские суперконды. Как я сказал, плату можно попробовать расширить под панель для планарной индуктивной спирали.
Ну вот мучает меня по ночам такая дизайнерская идея. А со схемотехнической стороны как решить - не знаю.

khach, да, я именно про эти контроллеры. Но посмотрите рабочий ток.. Учитывая что айфон на зарядке потребляет до нескольких ампер, а батарея по нормали к солнцу легко дает 1.5А, ток контроллера 400мА- бутылочное горлышко.

Сообщение отредактировал Hale - Jun 6 2016, 06:11

[VCO]

Ну и что можно сделать с германиевыми транзисторами?

Собственно говоря, когда думал о ГТ, не ведал о низкопрофильности и специфике сабжа.
Я сейчас не в курсе, выпускаются они сейчас в SMD-корпусах или нет, пока нет времени.
Знаю только, что они могли бы быть применимы сейчас в ВЧ/СВЧ вместо КТ или SiGe.

Сам ГТ имеет достаточную ШЗЗ, чтобы открываться даже от 0.3 В и мог бы быть применён:
1. Либо как ключ, соединяющий буферные ёмкости с DC/DC-конвертером.
2. Либо как ключ DC/DC-конвертера.
Первый вариант считаю более предпочтительным. Но о современных силовых ГТ не слышал ничего.

[SNGNL]

и проблема обозначена четко, как преодолеть ограничение мощности.

Никак, только менять чип.
Либо параллельная работа на общую нагрузку. Без MPP, естественно.

Германиевые биполярники валяются по разным складам ещё с советских времён, даже в ЧИП и ДИП есть.

Это типа пошутили так?!
У древних силовых ГТ обратные токи в десятки мА, гуляющие от температуры. И частоты переключения в десятки кГц. Не говоря уже о размерах.
Им самое место в музеях и пунктах утильсырья.

Сообщение отредактировал SNGNL - Jun 10 2016, 05:16

[Hale]

SNGNL, жалко что нет решения. фишка этих контроллеров именно в mpp, иначе какой смысл.

[Егоров]

пример того как люди сначала создают себе трудности а потом упорно с ними сражаются.
Что, нет нормальных солнечных батарей с напряжением 6-9-12 вольт ? маломощных. размером с ваш заветный айфон.
Нет, вам нужно обязательно бревно пилить топором и тесать пилой.
Прежде чем рубить и тесать полезно посмотреть и почитать как это вообще делается. Таких конструкций только на ютубе десятки наверное.
А посерьезнее материалы - в книжках. МРТТ захотелось? А вполне ли понятно что это такое? Такая микромощная система с МРТТ сконструированная по поваренной книге ( вы же ею вроде пользуетесь?) - весь пар от этого паровоза в свисток уйдет, на тягу ничего не останется.

[Hale]

Егоров, может перед тем как называть окружающих идиотами прочитаешь ветку и описание элементов? Ну и вспомнишь, чем параллельные элементы лучше последовательных и какова основная проблема последовательных элементов?

Не бывает НОРМАЛЬНЫХ высоковольтных последовательных элементов. Они все ущербны и ахают от любой встряски, или перепада температур, от любого вздоха. Это основная причина их высокой стоимости и низкого выхода.
Вот городить сбалансированные многоканальные контроллеры классических последовательных батарей, ползать по панелям с лупой в поисках "нитей", это что - не геморрой?
Параллельные элементы от этого избавлены. Такой элемент можно согнуть, прострелить из винтовки, и он будет работать. Ну ток упадет с полутора до 1.2 Ампера.
Сложность с такими элементами - низкое напряжение и большая толщина, задачи, которые нужно решать, а не... продолжать уже не хочется. откуда такие люди вообще берутся.

"Что, нет нормальных солнечных батарей с напряжением 6-9-12 вольт ?"
Добр человек, не откажи, вышли в качестве благотворительности даром бандероль с "правильными" ваттными элементами 50х120, 300-500 шт. Не откажусь от Масковских
Сам я еще не научился вызывать ни Христа ни Антихриста для бесконтактного превращения того что есть в то что нужно.

Сообщение отредактировал Hale - Jun 15 2016, 04:12

[SNGNL]

Не бывает НОРМАЛЬНЫХ высоковольтных последовательных элементов. Они все ущербны и ахают от любой встряски, или перепада температур, от любого вздоха.

Попробуйте ixolar от IXYS, например. Позиционируются именно под Ваше применение. Если сумеете правильно презентовать свой проект, могут прислать free samples

[Hale]

да спасибо, хорошие, но в целом обычный монокристалл. они под BGA пайку, как я понял, значит не такие уж и надежные, впрочем, это как спроектировать.
но я хочу пока реализовать пачку тех панелей, что уже утащил себе. видимо потом поищу помощнее контроллеры на более высокое напряжение и подумаю над запуском от буферного аккума.

[Меджикивис]

и подумаю над запуском от буферного аккума.

А подумать над запуском от генератора Хартли, ссылку на который давал Plain еще в шестом посте, не хотите?
От себя предложу еще каскадирование: маломощный, но низковольтный контролер дает питание более высоковольтному силовому.

[SNGNL]

фишка этих контроллеров именно в mpp, иначе какой смысл.

Вы прикидывали в своей модели вклад MPP?

[Hale]

Не понял, что значит прикидывал?
P=UI, т.к. I~F(Ф), U=F(Rload), где R=F(1/Ф).
R ->0 P->0
Ну и поперечная ветвь, выше mpp U~Const I=F(1/R), т.е. R=F(1/Ф)
R->Inf, P->0
Вопрос, вы предлагаете рассчитать нейтральную нагрузку на фиксированные люмены, а что будет в темноте и на солнышке, фиг с ним? я признаться, не знаю как. повышающий преобразователь нужен в любом случае. но если он не рассчитан на солнечные батареи, т.е. с mpp, какое у него будет входное, для меня загадка. Предполагаю что нагрузка будет всего ближе к 0, что для солнечных батарей даст очень маленький выход. придется ставить резистор, на котором все 0.6В и упадут; будет ли в таких условиях работать преобразователь без mpp?

Сообщение отредактировал Hale - Jun 27 2016, 01:25

[Tarbal]

Добрый день.

Давно думаю как решить проблему, но ни опыта ни озарения не нашлось.

Суть вопроса - есть солнечные панельки, дают до полутора ватт 0.6 В (0.5-0.55В в р.т.), т.е. куча параллельных диодов.
Есть контроллеры LT с установкой рабочей точки. Но у них проблема, либо не заводятся даже от 0.5В, а те что заводятся от 0.3В, не пропускают больше ватта (тот что я трепал ограничивал на уровне 500мВт).

Есть ли какая-то типичная обходная схема для повышения снимаемой мощности, при этом не выводящая логику контроллера из строя?

Я попробовал варианты для КРЕНов из Хоровца-Хилла, но в LTSPICE контроллер либо вырубаются (видимо из-за падения на сенсорном резисторе на входе), либо уходит в возбуждение.

Если у вас есть идеи как это решить парой транзисторов... в общем как угодно, без избытка дискретных компонент на небольшом пятачке текстолита... буду премного благодарен.

0,6-0,7 вольт -- крайне неудобное напряжение. Поэтому я бы поставил генератор от батарейки (который потом можно и перехватить от преобразованного напряжения солнечной батареи). К выходу генератора подключен ключ, управляющий первичной обмоткой трансформатора. Это концепция. Лучше включить обмотку в мостовой выход. Со вторичной обмотки снимаете сколько хотите.
Замечание
Выпрямлять диодным мостом.

Можно поставить ключ и дроссель, но наверное частота будет низкая если напряжение повыше надо получить, но тоже возможно. Для старта все равно нужна внешняя батарейка или какой другой источник.

[Hale]

0.55-0.6 Да. я понимаю, что неудобное. но видимо придется забить. трансформатор, это вес, объем и видимо потери. портативность улетучивается. а тогда уже никакого интереса. непортативных зарядников на алибабе пруд пруди. кроме того ключ от батареи на запуск, это хорошо, но ее потребуется второй ключ чтобы выключать в темноте. мне пришло в голову, что с 0.1-0.5В сделать это будет непросто. подожду годик, может что-то помощнее само от электронных гигантов образуется.

Сообщение отредактировал Hale - Jun 28 2016, 00:25

[SNGNL]

Не понял, что значит прикидывал?

В режиме МРР - Rист.=Rнагр. Для стационарных СЭ большой мощности(>100Вт), выигрыш от применения МРРТ составляет порядка 25-30%. У переносной зарядки эффект всяко будет меньше.

кроме того ключ от батареи на запуск, это хорошо, но ее потребуется второй ключ чтобы выключать в темноте. мне пришло в голову, что с 0.1-0.5В сделать это будет непросто.

В чипе уже есть стартовый ключ и вход для вспомогательного напряжения. Только, чем отвлекаться на чужие фантазии, лучше внимательней изучите datasheet. LTС3105 должен устойчиво запускаться от входного 0,25-0,36В без всякой батареи, при соблюдении оговоренных условий.

Сообщение отредактировал SNGNL - Aug 18 2016, 11:04

[Hale]

сказка про белого бычка. У LTС3105 предельный ток 0.5А. Вот чем он плох. Именно с этого я топик и начал. Схемы включения обводных транзисторов по образцу КРЕНов не работают (точнее я не знаю), в частности и-за низкого входного напряжения.
А если брать более мощные, то у них и стартовое напряжение гораздо выше. По поводу MPP, все пропорционально. Кривая не изменяется... собственно, кривая зависит от последовательного оспротивленя соединений. В мощных батареях используются медные 10-20-метровые шины сечением по сантиметру и более, в портативных - полоски длиной несколько миллиметров... а в целом, пропорция соблюдается.

Сообщение отредактировал Hale - Aug 24 2016, 07:40

[VCO]

А может и правда дежурный канал сделать, как тут советовали, но не на нём, а на LTC3108? Или уже обсуждалось?

[Hale]

VCO. Скорее всего это лучший вариант для дежурного. Мда, но я только сейчас заметил, что у LT вообще нет контроллеров с MPP мощнее 0.5А и входным ниже 5В. т.е. LT3652 никогда с дежурного прееключаться не будет. Поищу что-нибудь у ST на обеде. жалко у них спайс-моделей мало. Так не хочется элементы резать, а потом паять по алюминию последовательно, муторно и вся эстетика к черту. Тем более что у меня нет заводского лазера для аккуратной препарации электродов.

Сообщение отредактировал Hale - Aug 25 2016, 01:18