최대 태양 광 추출을 위해 TP4056을 자동 조절하는 방법


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TP4065를 사용하여 리튬 이온 (3.7V) 배터리를 충전하기 위해 태양 전지판 (피크 전력에서 6V-600mA)을 사용하고 있습니다. 내가 사용하는 TP4065에는 다음 구성이 있습니다.

TP4065 회로

저항 Rprog의 값이 충전 전류를 결정합니다.

현재 테이블에 대한 저항

문제는 태양 전지 패널이 제공하는 전류가받는 빛에 비례하고 태양 전지 패널에서 최대 전력을 계속 추출하는 유일한 방법은 내 경우에 제어되는 태양 전지 패널 전압을 약 6V로 유지하기 위해 부하를 조정하는 것입니다 충전 전류를 줄임으로써.

TP4056 Vcc를 약 6V의 일정한 전압으로 유지하기 위해 Rprog 저항을 자동으로 조정하는 가장 좋은 회로는 무엇입니까?


다음은 최대 전력이 추출되는 전압을 보여주는 태양 전지판 IV 곡선의 예입니다.

태양 전지판 IV의 예

TP4065의 충전 특성은 다음과 같습니다.

TP4065 충전 그래프


업데이트 13-02-2015

PROG 핀의 전압은 1V ~ 0.2V 사이에서 변합니다.

내 프로젝트는 Arduino 마이크로 컨트롤러를 사용합니다. Arduino를 사용하여 태양 전지판 전압을 모니터링하고 다음 회로로 TP4056 전류를 조절할 수 있습니다.

다른 해결책

Rprog와 Rarduino는 600Ω이 될 것이고 100uF 커패시터와 Rarduino는 3.3V 500Hz PWM 신호를 출력하는 Arduino 아날로그 출력을위한 저역 통과 필터 역할을합니다.

디지털 출력이 0V 인 경우 TP4056은 1.2K 저항을보고 정상적으로 동작합니다. 아날로그 출력 전압을 높이면 Rprog의 전압이 감소하여 TP4056 PROG 핀의 전류가 감소하고 배터리 충전 전류가 감소합니다.

이 솔루션이 작동합니까?


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귀하의 질문에 오류가 있습니다. RPROG를 사용하여 충전 전류를 조절해도 배터리를 더 빠르게 충전하는 데 도움이되지 않습니다. 화창한 날 최대 값 (무엇이든)에 대해 RPROG를 설정하십시오. 태양 전지판에서 최대 전력을 추출하려면 하나 이상의 DC-DC 변환기를 사용해야하며,이 경우 선형 충전기를 사용하는 것이 적합하지 않을 수 있습니다.
mkeith

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배터리, 태양 전지판 및 충전기는 모두 직렬로 연결되어 있습니다 (충전기가 소비하는 작은 대기 전류 제외). 따라서 태양 전지판 전원 출력을 최대화하는 것이 목표가 아닙니다. 전류 출력을 최대화하려고합니다. 바라건대 지금 내 요점을 참조하십시오.
mkeith

: 이것 좀보세요 cds.linear.com/docs/en/datasheet/3652fd.pdf을 아이디어는 당신이 최대 전력 점 (최대 전력 점 전압이 빛 수준으로 많이 변경되지 않습니다)를 당신의 빈을 조정할 것입니다 . 5V 태양 전지판에서는 작동하지 않을 수 있지만 고전압 패널을 얻는 것을 고려할 수 있다면 작동 할 수 있습니다.
mkeith

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@mkeith 태양 전지판이 100mA 만 공급할 수 있고 충전기가 1000mA를 원할 때 태양 전지판 전압이 TP4056이 제대로 작동하지 않고 전혀 충전되지 않는 전압으로 떨어지기 때문에 더 빠르게 충전됩니다.
Pat

@mkeith 전류를 우선 순위로 최대화하는 것이 합리적이지만 충전 그래프 이미지에서 볼 수 있듯이 배터리를 충전하기 위해 전류가 높은 값으로 일정하지는 않습니다. 따라서 남은 유일한 해결책은 태양 전지판에 과부하가 걸리지 않도록 충전 전류를 제어하는 ​​것입니다.
Pat

답변:


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나는 당신이 많이 제안한 답변을 좋아합니다. 좋은 생각이라고 생각합니다. 다음과 같이 약간의 변형을 제안합니다.

수정 된 PWM 제어

또한 코너 케이스와 배터리가 방전되어 arduino의 전원을 켤 수없는 경우와 같은 비정상적인 상황을 해결하십시오. 충전기가 제로 충전 전류 모드로 고정됩니까? 어딘가에 전략적인 풀업 또는 풀다운 또는 RPROG 및 100uF 캡과 병렬로 연결된 큰 저항은 PWM이 꺼져 있어도 작은 충전 전류를 보장 할 수 있습니다.

잘 했어!

맥켄지


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나는 막 다른 문제에 빠지지 않도록 태양 전지 패널에서 Arduino에 직접 전원을 공급 할 것이라고 생각합니다.
Pat

또한 PROG 핀이 제공 할 수있는 최대 전류는 1.2mA입니다. arduino 아날로그 출력은 20mA를 제공하거나 싱크 할 수 있으므로 MOSFET이 필요하다고 생각하지 않습니다.
Pat

나는 전류에 대해 걱정하지 않습니다. 문제는 PWM 출력 (토템 폴이라고 가정)이 PROG 핀 전압보다 높은 전압이라는 것입니다. 실수로 100 % 듀티 사이클로 이동하면 전류가 PROG 핀으로 흐릅니다. 이것이 어떤 영향을 줄지 잘 모르겠습니다. 칩이 손상 될 수 있습니다. 반면에 PWM 출력을 "오픈 드레인"또는 "오픈 콜렉터"로 구성 할 수 있으면 괜찮습니다.
mkeith

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나는 최근에 같은 질문을보고있다. 내 솔루션은 당신과 약간 달랐습니다.

여기에 이미지 설명을 입력하십시오

D10, D11, D12를 OUTPUT / LOW 또는 INPUT (High-Z, pull-up)으로 선택하면 16k (D10 / 11 / 12 all High-Z)에서 1050 Ohm (D10 / 11 / 12)까지 Rprog를 변경할 수 있습니다 모두 LOW) 및 A0을 통해 충전 전류를 모니터링하여 MPP를 찾습니다.

재미있는 점은 모든 테스트에서 TP4056이 MPPT 자체를 수행하는 것으로 나타났습니다. 즉, Rprog를 너무 낮게 설정하더라도 Vprog는 MPP에서 전류를 유지하기 위해 자동 조정되는 것처럼 보입니다. 따라서 Rprog를 태양 전지판이 제공 할 수있는 최대 전류로 설정하기 만하면됩니다.

BTW 이것은 지난 2 년간 아무런 문제없이 접이식 태양 전지판 과 함께 간단한 TP4056 모듈을 사용한 경험적 결과를 확인시켜줍니다 . (아두 이노 MPPT를 만드는 데 어려움을 겪었 기 때문에 실제로는 필요하지 않다는 것을 알기 때문에 조금 실망 스럽습니다 ...)


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자동 충전 전류 조정

다른 칩을 사용하겠습니다. 그러나이 회로를 사용하려면이 회로를 사용해보십시오. 프로그램 전류를 조정하기 위해 전류 미러를 배치하십시오. 내부적으로 PROG를 통해 흐르는 전류는 외부 충전 전류를 설정하기 위해 (게인으로) 미러링된다고 가정합니다. VCC가 증가함에 따라 전류 값을 증가시키는 전류원이 여기 있습니다. 최소 VCC로 간주되는 곳에서 원하는 전류를 얻도록 R200을 조정하십시오. VCC가 올라가면 충전 전류도 올라갑니다.

R200의 좋은 출발점을 찾기에는 너무 게으르다. 그러나 PROG의 전압이 무엇인지 알 수 있다면 표에서 전류 증폭 계수를 추정하고 R200의 좋은 시작점을 얻을 수 있습니다. 나는 그것이 47k-ish와 같을 것이라고 생각하고 있습니다.

이에 대한 변형이 더 잘 작동 할 수 있습니다. 예를 들어 전압 레퍼런스와 비교기 또는 더 많은 트랜지스터를 추가하면 실제로 VCC가 특정 지점 아래로 떨어질 때까지 충전 전류를 최대로 페그 된 상태로 유지할 수 있습니다. 그러면 VCC를 해당 레벨로 유지하기 위해 충전 전류를 차단합니다. 그러나 제 생각에, 복잡성 수준에 도달하면 bq24210과 ​​같이 모든 것을 수행하는 IC를 사용해야합니다.

나는 이것을 더 논의하기 위해 열려있다. 관심을 끌기 위해 나를 태그하십시오.


좋아 보인다! BQ24210은 취미 프로젝트를위한 매우 작은 IC입니다. 비슷한 기능을 수행하는 다른 더 큰 칩을 알고 있습니까?
Pat

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: 아니, 난 그냥이 발견 sparkfun.com/products/12885
mkeith

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나는 이것을 정확하게하고 있습니다. Vin의 커패시터는 충전 할 때 전류가 덜 나가고 전원 출력이 급락하는 지점 인 광전지에서 너무 많은 전류를 끌어 들이지 않기 때문에 많은 도움이된다고 생각합니다. 커패시터가 4V 아래로 떨어지면 캡이 충분히 충전 될 때까지 TPS4056이 자동으로 비활성화됩니다. 최대 4V까지 충전하면 플라이휠처럼 작동합니다.

내가 시도하려고 생각하는 또 다른 아이디어는 Rprog에 포토 레지스트를 사용하는 것입니다.


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이 충전기 IC는 선형입니다. 배터리가 ~ 4V이고 태양 전지판이 ~ 6V이면 열로 약 2V * 전류를 낭비한다는 의미입니다. 패널에서 최대 값을 추출하더라도 에너지 손실이 높습니다. 스위칭 레귤레이터 사용을 고려하거나 atmega로 자신 만의 (벅)을 만드십시오. 회로가 간단하고 모든 부하의 경우 약 90 %의 효율을 가질 수 있습니다. 즐기세요


선형인지 확실합니까? 저항을 변경하여 동일한 입력 전압으로 어떻게 다른 충전 전류를 생성 할 수 있습니까?
Pat

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최대 태양 광 추출이 더 중요합니까? 또는 TP4056을 올바르게 사용하는 방법이 더 중요합니까? 최대 태양력 추출이 더 중요한 경우, 모든 회로와 지금까지의 모든 대답이 잘못되었습니다. 6v 태양 전지판은 더 어두운 조명 상황에서 2-4v를 제공하며 이러한 상황에서는 4.2v 배터리를 완전히 충전 할 것으로 예상 할 수 없으므로 충전기는 충전 값에 관계없이 최대 태양 광 추출 장치가 아닙니다. 사용하다.

대신, 5V의 전압 레귤레이션을 갖춘 로우 스타트 업 프리 스테이지 부스트 컨버터가 필요합니다. 완료되면 다른 것에 대해 걱정할 필요가 없습니다. 간단한 충전기에 마이크로 컨트롤러를 사용하지 마십시오. 조광기보다 더 많은 에너지를 낭비합니다. 실제로 최대 태양 광 추출이 가장 중요한 경우 방정식에서 TP4065를 제거해야합니다.


분명히 나의 궁극적 인 목표는 가능한 많은 힘을 추출하는 것입니다. 그러나 저는 두 가지 목표를 더 세울 수 있습니다. 구축 비용이 저렴하고 구축이 간단합니다. TP4065를 교체 할 것을 권장하는 것은 무엇입니까?
Pat

가장 저렴한 것은 쇼트 키 다이오드를 사용하는 것이며 DC-DC 부스트 컨버터를 사용하는 것이 가장 좋습니다. CE8301을 권장합니다. 이 작은 녀석은 시작 전압이 0.9v이기 때문에 훌륭합니다. ebay에 5v usb boost converter를 입력하여 찾을 수 있습니다. 이러한 종류의 부스트 컨버터는 대부분이 IC를 사용합니다. 얻은 후 피드백 저항을 변경하고 완료하여 출력을 4.2v로 가져 오기 위해 조금 해킹하십시오.
Atmega 328 December

TP4056의 여러 단계가 아닌 평평한 4.2V로 충전하면 배터리에 문제가 발생합니까? 많은 사람들은 4.2V는 매우 정밀해야하며 CE8301은 0.1V 단위로만 조정할 수 있다고 말합니다.
Pat

간단한 4.2v를 리튬 이온 배터리에 적용하면 많은 단계를 거치게됩니다. 화학 배터리가 작동하는 방식이며 IC와 관련이 없습니다. IC는 이러한 단계를 감지하고 배터리가 완전히 충전되었다고 생각되면 배터리 충전을 중지합니다. 리튬 이온 배터리 충전시 간질은 교과서에는 좋지 않지만 실제로 태양열 입력의 경우에는 매우 좋습니다. 마지막으로, 일부 충전기는 차단 전압을 4.3V로 설정합니다. 용량을 늘리고 수명을 줄이지 만 폭발하지 않으며 안전합니다.
Atmega 328

DC-DC 부스트 컨버터에 직접 연결할 때 태양 광 패널 IV 곡선은 어디에 있습니까? 태양 전지의 전력을 극대화 할 수 있습니까? 변환기 입력 임피던스가 어떻게 생겼는지 상상할 수 없습니다.
Pat
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