Ich habe ein Solarpanel-Array, das 600 V, 5 A (3 kW) erzeugt. Ich möchte eine kleine elektronische Einheit erstellen, um den Gleichstrom und die Gleichspannung zu messen und diese drahtlos zu übertragen. Dafür habe ich eine elektronische Karte mit ADCs und Sender. Diese Karte verbraucht maximal 3,3 V und 100 mA. Ich möchte einen Teil der von den Panels erzeugten Energie für dieses Board verwenden.
Ich habe einige Komponenten wie den LR8 von Supertex gefunden, aber dieser liefert nicht genug Strom und hat eine maximale Spannung von 400V. Was auch immer ich tue, um diese Spannung auf 3,3 V umzuwandeln, ich verliere viel durch Erhitzen von Leistungstransistoren oder Mosfets. Da das Board möglicherweise schwebt, frage ich mich, ob es intelligentere Methoden gibt, um dieses Board mit Strom zu versorgen.
Irgendwelche Ideen wären sehr dankbar!
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Antworten:
Super-Weitbereichs-Abwärtswandler basierend auf dem VIPer16
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Konstruktionsüberlegungen für Buck-Regler mit hohem Step-Down-Verhältnis
Zwischen dem Niederspannungsende des Panels und der Batterie oder Last tritt ein Spannungsabfall auf. Ein Energy Harvesting IC oder ein kundenspezifischer Aufwärtswandler, der mit einem Bruchteil eines Volt betrieben wird, kann die Energie liefern, die Sie benötigen.
Um 3v3 bei 100 mW = 330 mW zu erzeugen, wird angenommen, dass Sie 500 mW in benötigen.
Bei 5A benötigen Sie zur Erzeugung von 500 mW ein Potential von 0,5 W / 5A = 0,1 V. Dies würde bedeuten, dass der gesamte Tropfen vom Konverter verwendet wird. Wenn Sie einen 0,5-V-Abfall zur Verfügung hatten, benötigen Sie 1A. Das erste erfordert im Wesentlichen das Unterbrechen des Zuleitungskabels und das zweite ist immer noch ein wesentlicher Anteil des 5A-Laststroms.
Wenn Sie einen Punktspannungsabfall über z. B. einen MOSFET einführen würden, wäre dieser steuerbarer.
Sagen wir 0,5 V bei bis zu 5 A verfügbar = 2,5 W.
MOSFET der Serie, auf 0,5 V Abfall regeln.
Wirkungsgradverlust = 0,5 V / 600 V = 0,08%
ABER
Du sagst
... Ich möchte einen Teil der von den Panels erzeugten Energie für dieses Board verwenden.
... aber ich habe nicht die Möglichkeit, ein einziges Panel dafür zu verwenden.
... Da könnte das Board schweben
Sie sagen jedoch nicht, warum diese Bedingungen gelten.
Eine umfassendere Definition Ihres Problems wäre hilfreich.
Sie sagen, dass Ihre Ziellast 3V3 x 100 mA = 330 mW beträgt.
Das Hinzufügen eines kleinen PV-Moduls zur Stromversorgung Ihres Systems wäre trivial.
Vermutlich gibt es einen Konverter, der Netz und / oder Batterie versorgt.
Vermutlich ist die Verwendung dieser nicht akzeptabel. Zu sagen, warum kann helfen.
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Es gibt Teile, die einem 600-VDC-Eingang problemlos standhalten. TI verfügt über ein Referenzdesign eines Konverters, der einen Eingang von 800 V verarbeitet und einen Ausgang von 25 V / 0,25 A (6 W) erzeugt, mit dem Sie problemlos die erforderliche Leistung von 3,3 V erzeugen können.
Ich schlage vor, dass Sie in Betracht ziehen, einen solchen Konverter auf dem Markt zu kaufen. Die Herstellung des Transformators erfordert jedoch eine gewisse Technik für Sicherheit und Funktionalität und ist für eine einmalige Methode nicht sehr kostengünstig (die Beschaffung von kundenspezifischen Magneten in kleinen Mengen ist selten ist).
Beachten Sie, dass das Verhältnis von 600 V: 3,3 V oder sogar 24 V weit über dem liegt , was Sie ohne Transformator oder abgegriffenen Induktor (als Faustregel etwa 10: 1) vernünftigerweise erwarten können. Dies bedeutet wahrscheinlich, dass Sie eine benutzerdefinierte magnetische Komponente benötigen es sei denn, Sie möchten es in mehreren Schritten tun.
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Ich würde 2 Leistungsdioden in Reihe verwenden, die 1,2 V erzeugen, genug, um einen kleinen Aufwärtswandler-Chip mit 3,3 V zu betreiben, um den Rest mit Strom zu versorgen. Die maximale Verlustleistung in den Dioden beträgt 5x1,2 V = 6 W, aber das ist nichts im Vergleich zu 3 kW. Dies kann funktionieren, sobald Sie mehr als 100 mA aus dem Solar-Array (60 W) ziehen.
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Was Sie wollen, ist ein Abwärtswandler . Dies ist eine Art Schaltnetzteil, das eine niedrigere Ausgangsspannung als die Eingangsspannung erzeugt.
Da Sie nur einen Mikrocontroller und ein wenig Elektronik damit herumfahren möchten, benötigen Sie keine besonders hohe Effizienz. 100 mA bei 3,3 V (330 mW) wären viel für Ihre Schaltung. Selbst wenn dies insgesamt 1 W aus dem Solarpanel zieht, sollte dies keine Probleme verursachen.
Ich würde dieses Netzteil einfach halten, wahrscheinlich ein Pule-on-Demand-System. Der schwierige Teil wird die Steuerung des High-Side-Schalters über 600 V sein. Die Hochspannung wird auch die für diesen Schalter verfügbaren Teile stark einschränken. Es wäre gut genug, etwas zu arrangieren, das einen Impuls von 500 ns erzeugt, beispielsweise wenn die Spannung auf der niedrigen Seite unter einem Schwellenwert liegt. Ich würde nicht versuchen, die 3,3 V direkt zu regeln. Machen Sie so etwas wie ein Minimum von 4 V und lassen Sie dann einen Linearregler 3,3 V machen. Dieses Minimum von 4 V kann direkt nach einem Impuls an seiner Spitze bis zu 6 V ansteigen, aber auch hier sind Ihre Leistungspegel so niedrig, dass der Wirkungsgrad wirklich kein Wert ist großes Problem hier.
Ein 100-mΩ-Erfassungswiderstand kann zum Messen des Stroms und ein Spannungsteiler zum Messen der Spannung verwendet werden. Die Ausgabe von diesen würde vom Mikro gemessen, das die Informationen digital senden würde, möglicherweise über einen Optokoppler.
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Für die Stromversorgung Ihrer Schaltung können Sie die Möglichkeit prüfen, auf das in Reihe geschaltete Array zuzugreifen. Normalerweise haben einzelne Panels Spannungen, die weit unter der endgültigen Systemspannung liegen, z. B. 12 oder 36 V. Wenn Sie Ihren Stromkreis nur an ein Panel anschließen, ist das Problem mit der Stromversorgung möglicherweise behoben:
simulieren Sie diese Schaltung - Schema erstellt mit CircuitLab
Wobei "CIRCUIT" Ihre Schaltung / Stromversorgung wäre, während das gestrichelte Kästchen die gesamte Anordnung der Panels darstellt (in diesem Fall vier).
Das Messen von 5A sollte auch nicht schwierig sein, aber jemand anderes muss Sie auf praktikable Lösungen hinweisen, um diese 600 V sicher zu messen.
Haftungsausschluss: Ihr Projekt ist möglicherweise gefährlich für Sie oder Ihre Umgebung. Was ich oben gesagt habe, ist meine persönliche Meinung und kann völlig falsch sein. Gehen Sie auf eigenes Risiko vor, aber gehen Sie sehr vorsichtig vor.
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Wäre es möglich, 5 W durch Induktion von der Hauptzuleitung zu erzeugen?
Andernfalls können Sie den einfacheren Ansatz wählen und ein separates, kleineres Panel hinzufügen, um die für die Elektronik erforderlichen 5 W zu erzeugen.
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