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太陽電池の真のPWMコントローラーを設計するには

太陽電池から効率よく電気を取り出すPWMとか、MPPTのコントローラーがあります。
しかし売っているものでPWMと主張するものは、単にバッテリーとの間のスイッチであることもあります。
満充電に近いときにたしかに電気を断続するからPWMです。しかしどこか歯がゆくないですか?
そうしたコントローラは放熱穴がなく持ってみてやけに軽くて薄かったりする。
太陽電池は同じ出力電流で、0〜ある程度の電圧まで取り出すことができます。この電圧をMAXにしたくないでしょうか?
12V向けのパネルにはその最大効率の電圧が17.5Vなどと書いてあるでしょう。低い方の電圧です。それでもバッテリー直付けより高い電圧です。
ここで交流だったらトランスがある。しかし直流だ。
スイッチング電源もしくはDC-DCコンバータを使えばPWM制御でトランス見たく同じ電力でバッテリーに通せます。
トランスもいりません。Buckコンバータ方式を使えばFETとコイルとコンデンサとダイオードでいい。
で、制御のやり方ですが、ややこしいのは制御する電圧は太陽電池の出力電圧です。
逆にバッテリーに行く出力電圧は制御はいりません。インダクタは負荷電圧によらず一定の電流を出そうとするので安心ですが、あとのバッテリー充電の調整回路(つまり、今まで使っていたSolarAmpBなどのコントローラーだったりする)がスイッチを切ると結構な高電圧スパイクがあるので、コンデンサを多めにしておさえてください。
コンデンサーは入出力どっちも必要で、スイッチング電源専用なら10uFですら大電流を扱ってびくともしません。
で、制御回路は一般のスイッチング電源ICが使えない!
しかしたんにシュミットトリガをもとにすればいいです。設定した最大効率電圧+いくらでON,-いくらでOFFができます。
オペアンプで十分ですが意外と無理が効かないので(スルーレートも)データシートをよくよんで。
FETのドライバーも重要。FETの入力はコンデンサなのでそれにがっと電流を流して取ってスイッチする。
必要以上に大きなFETではゲートのコンデンサーも結構大きくなって損失になります。
ドライバー回路はトランジスタ2か3つで構成され検索すれば結構いいものが出てきます。自分で見極めてください。
大体の発振周波数は20kHz以上か数100Hzなら耳障りな音がしなくてグッド。しかし設計を間違えたら部屋にはいられない。交流理論ではなくもっともっとかんたんな式を使うんだ。
回路図は面倒だしサポートも難しいので(最悪火事)自分で検索して考えてください。12Vバッテリーに2Aで充電できればいいならたぶん部品は500円でそろってしまう。
#電子工作がArduinoやラズパイだけになってはいけない
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