如何自动调节TP4056以最大程度地利用太阳能


10

我正在使用太阳能电池板(峰值功率为6V-600mA)使用TP4065为锂离子(3.7V)电池充电。我使用的TP4065具有以下配置:

TP4065电路

电阻Rprog的值决定充电电流。

电流表电阻

问题在于,太阳能电池板提供的电流与接收到的光成正比,并且保持从太阳能电池板上获取最大功率的唯一方法是调节负载,以将太阳能电池板电压保持在6V左右,在我的情况下,这是受控的通过减少充电电流。

自动调节Rprog电阻以将TP4056 Vcc保持在大约6V的恒定电压的最佳电路是什么?


这是太阳能电池板IV曲线的示例,显示了提取最大功率时的电压。

太阳能电池板IV的示例

这是TP4065的充电特性

TP4065充电图


更新13-02-2015

PROG引脚的电压在1V至0.2V之间变化

我的项目将使用Arduino微控制器。我可以使用Arduino通过以下电路监控太阳能电池板的电压并调节TP4056电流:

其他解决方案

Rprog和Rarduino将为600欧姆,而100uF电容器和Rarduino将充当Arduino模拟输出的低通滤波器,输出3.3V 500Hz PWM信号。

当数字输出为0V时,TP4056将看到一个1.2K的电阻,并且工作正常。随着我们增加模拟输出电压,Rprog的电压将降低,这将减小TP4056 PROG引脚中的电流,并最终减小电池充电电流。

此解决方案可以工作吗?


1
您的问题有误。使用RPROG调节充电电流根本无法帮助您更快地为电池充电。只需将RPROG设置为晴天的最大值(无论是多少)。如果要从太阳能电池板上获取最大功率,则需要至少使用一个DC-DC转换器,在这种情况下,使用线性充电器可能没有任何意义。
mkeith 2015年

1
电池,太阳能电池板和充电器都是串联的(充电器消耗的静态电流很小)。因此,最大化太阳能电池板的输出功率不是目标。您想最大化电流输出。希望你现在明白我的意思。
mkeith 2015年

看看以下内容:cds.linear.com/docs/en/datasheet/3652fd.pdf 这个想法是,您可以将Vin调整到最大功率点(请注意,最大功率点电压不会随亮度变化很大) 。它可能无法与5V太阳能电池板一起使用,但是如果您考虑使用更高电压的电池板,则可以使用。
mkeith

1
@mkeith它将充电更快,因为当太阳能电池板只能提供100mA电流而充电器要1000mA电流时,太阳能电池板的电压下降到TP4056无法正常工作且根本无法充电的电压。
专利

@mkeith优先考虑最大程度地增加电流,但是如您在充电图图像中所看到的那样,电流并非恒定为高值即可为电池充电。因此,剩下的唯一解决方案是控制充电电流以不使太阳能电池板过载
Pat Pat

Answers:


0

我很喜欢你建议的答案。我认为这是个好主意。我建议稍作改动,如下所示:

修订的PWM控制

另外,请处理拐角处的情况和异常情况,例如电池没电了,并且arduino无法开机。充电器会卡在零充电电流模式吗?可能是某个地方的战略上拉或下拉,或者是一个大电阻器,与RPROG和100uF电容并联,即使在PWM关闭时也能确保较小的充电电流。

很好!

麦肯齐


1
我想我将直接在太阳能电池板上为Arduino供电,这样我就永远不会遇到死胡同的问题。
帕特

同样,PROG引脚可以提供的最大电流为1.2mA。arduino模拟输出可以提供或吸收20mA的电流,因此我认为不需要mosfet
2015年

我不担心当前的情况。问题在于PWM输出(假设它是图腾柱)的电压高于PROG引脚电压。如果您意外地进入了100%占空比,它将导致电流流入PROG引脚。不知道这会产生什么影响。否则可能会损坏芯片。另一方面,如果可以将PWM输出配置为“漏极开路”或“集电极开路”,则应该可以。
mkeith

4

我最近一直在看同一个问题。我的解决方案与您的解决方案有所不同:

在此处输入图片说明

通过将D10,D11,D12选择为OUTPUT / LOW或INPUT(高阻态,无上拉),我可以将Rprog从16k(D10 / 11/12均为高阻态)降低到1050 Ohm(D10 / 11/12)全部为低)并通过A0监控充电电流以找到MPP。

有趣的是,从我所有的测试中,我发现TP4056似乎本身就是MPPT的代表,也就是说,即使您将Rprog设置得太低,Vprog也会自动调节自身以保持MPP的电流。因此,这意味着只需将Rprog设置为太阳能电池板可提供的最大电流即可。

顺便说一句,这证实了我的经验发现,在过去的两年中,我在可折叠的太阳能电池板上使用了简单的TP4056模块,没有出现任何问题。(不过,这有点令人失望,因为我在构建Arduino MPPT时费尽了所有的麻烦,只是发现我并不需要它...)


2

自动充电电流调节

我会用另一个芯片。但是,如果要使用此电路,可以尝试使用此电路。放置电流镜以调整程序电流。我假设在内部,流经PROG的电流被镜像(具有增益)以设置外部充电电流。因此,这里的电流源会随着VCC的增加而增加电流值。调整R200以在您认为是最小VCC的任何条件下获得所需电流。随着VCC上升,充电电流也将上升。

我懒得想出R200的良好起点。但是,如果您可以找到PROG上的电压,则可以从表中推测出电流放大系数,并为R200提供一个很好的起点。我认为它会像47k ish。

在这方面的变化可能会更好。例如,如果添加一个参考电压,一个比较器或更多晶体管,则实际上可以使充电电流保持最大值,直到VCC降至某个点以下,然后它会退回充电电流以将VCC保持在该水平。但是我认为,当达到这种复杂程度时,您应该只使用像bq24210这样可以为您完成所有工作的IC。

我愿意进一步讨论。只需标记我即可引起我的注意。


看起来很棒!BQ24210是用于爱好者项目的非常小的IC。您知道其他具有类似功能的更大芯片吗?
2015年

1
不,但是我刚刚找到了这个:sparkfun.com/products/12885
mkeith 2015年

0

我正在考虑这样做。我认为Vin上的电容器有很大帮助,因为在充电时,它消耗的电流更少,并且不再从光电管吸收过多的电流,这是功率输出急剧下降的时候。一旦电容器降至4v以下,我相信TPS4056会自行禁用,直到将电容充电回足够高的水平为止。当它充电回4v时,它就像飞轮。

我正在考虑尝试的另一种想法是为Rprog使用光敏电阻。


0

请记住...此充电器IC是线性的。这意味着,如果您的电池约为4V,而太阳能电池板约为6V,则您浪费的电流约为2V *。即使您设法从面板上提取最大值,能量损耗也很高。考虑使用开关稳压器,或者使用atmega自己制造(降压),这是一个简单的电路,在任何负载情况下的效率都约为90%。玩得开心。


您确定它是线性的吗?相同的输入电压如何通过改变电阻器产生不同的充电电流?
专利

0

最大限度地提取太阳能更重要?或者如何正确使用TP4056更重要?如果最大限度地利用太阳能是最重要的,那么到目前为止,您的所有电路和所有答案都是错误的。您的6v太阳能电池板在昏暗的光线条件下可以为您提供2-4v的电压,您不能指望在这种情况下可以为4.2v电池充满电,因此无论您的充电值是多少,您的充电器都不是最大的太阳能提取单元采用。

相反,您需要一个电压调节为5v的低启动前级升压转换器。完成后,您无需担心其他任何事情。请勿将微控制器用于像这样的简单充电器,它浪费的能量比在昏暗的灯光下产生的能量更多。实际上,如果最大的太阳能提取是最重要的事情,则应从等式中删除TP4065。


显然,我的最终目标是尽可能多地提取能量。但是我还有另外两个目标,即便宜制造和简单制造。您对替换TP4065有何建议?
专利

最便宜的将仅使用肖特基二极管,最好的将使用dc-dc升压转换器。我推荐CE8301。这个小家伙真棒,因为它的启动电压为0.9v。您可以通过在ebay中键入5v USB Boost Converter找到一个。这些升压转换器中的大多数都使用该IC。拿到之后,稍微修改一下即可使输出达到4.2v,即通过改变反馈电阻来完成。
Atmega 328

用4.2V平坦电压充电而不是用TP4056的许多级充电会导致电池问题吗?许多人说4.2V必须非常精确,看来CE8301只能以0.1V的增量进行调整。
2015年

如果您将简单的4.2v应用于锂离子电池,则无论如何它都会经历很多阶段。这是化学电池的工作方式,与IC无关。认为电池已充满电时,IC可以检测这些阶段并停止为电池充电。对教科书上的锂离子电池挠痒痒地充电是不好的,但在现实生活中完全没问题,尤其是在太阳能输入下。最后但最不重要的一点是,一些充电器会将截止电压设置为4.3v。它会增加容量并减少使用寿命,但它不易爆炸且安全。
Atmega 328

直接连接到DC-DC升压转换器时,太阳能电池板的IV曲线位于何处?它会最大化太阳能电池的功率吗?我无法想象转换器的输入阻抗会是什么样。
2015年
By using our site, you acknowledge that you have read and understand our Cookie Policy and Privacy Policy.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.