Extrahieren Sie 5 W Niederspannungsleistung aus einer 3000 W Hochspannungsquelle

Superweitbereichs-Abwärtswandler basierend auf dem VIPer16
ST AN2872 - 500 VAC / 700 VDC Eingang

Kostengünstiger 100-mA-Hochspannungs-Buck und -Boost mit NCP1052
ONSEMI NCP1052 - AN8098D
<= 700 V in

Grenzen überschreiten – NXP AN11136 SSL2109T/AT/SSL2129AT Controller mit Nennspannung von 600 V für SSL-Anwendungen

Verwandt

Designüberlegungen für Abwärtsregler mit hohem Abwärtsverhältnis

Sie werden einen gewissen Spannungsabfall zwischen dem Niederspannungsende des Panels und der Batterie oder Last haben. Ein Energy-Harvesting-IC oder ein kundenspezifischer Aufwärtswandler, der mit einem Bruchteil eines Volts betrieben wird, wäre in der Lage, die benötigte Energie bereitzustellen.

Um 3v3 bei 100 mW = 330 mW
zu erzeugen, benötigen Sie 500 mW in. Bei 5 A benötigen Sie zur Erzeugung von 500 mW ein Potential von 0,5 W/5 A = 0,1 V. Das wäre, wenn der gesamte Abfall vom Wandler verwendet wird. Wenn Sie einen Abfall von 0,5 V zur Verfügung hatten, benötigen Sie 1A. Ersteres erfordert im Wesentlichen eine Unterbrechung der Zuleitung und zweiteres macht noch einen erheblichen Anteil des 5A Laststroms aus.
Wenn Sie beispielsweise einen punktförmigen Spannungsabfall an einem MOSFET einführen, wäre dies besser kontrollierbar.
Sprich 0,5V bei bis zu 5A vorhanden = 2,5W.
Serieller MOSFET, regelt auf 0,5 V Abfall.
Effizienzverlust = 0,5 V/600 V = 0,08 %

SONDERN

Du sagst

• ... Ich möchte einen Teil des von den Panels erzeugten Stroms für dieses Board verwenden.

• ... aber ich habe nicht die Möglichkeit, dafür ein einzelnes Panel zu verwenden.

• ... Da könnte das Board schweben

aber Sie sagen nicht, warum diese Bedingungen gelten.
Eine genauere Definition Ihres Problems würde helfen.

Sie sagen, dass Ihre Ziellast 3V3 x 100 mA = 330 mW beträgt.

Das Hinzufügen eines kleinen PV-Panels zur Stromversorgung Ihres Systems wäre trivial.
Vermutlich gibt es einen Umrichter, der Netz und/oder Batterie versorgt.
Vermutlich ist deren Verwendung nicht akzeptabel. Zu sagen, warum, kann helfen.

Es gibt Teile, die einer Eingangsspannung von 600 VDC problemlos standhalten. TI verfügt über ein Referenzdesign eines Wandlers, der einen 800-V-Eingang verarbeiten und einen 25-V/0,25-A-Ausgang (6 W) erzeugen kann, der problemlos verwendet werden könnte, um die erforderliche Leistung von 3,3 V zu erzeugen.

Ich schlage jedoch vor, dass Sie den Kauf eines solchen Konverters auf dem Markt in Betracht ziehen - die Herstellung des Transformators erfordert einige Technik für Sicherheit und Funktionalität und ist für eine einmalige Anfertigung nicht sehr kostengünstig (selten werden kundenspezifische Magnete in kleinen Mengen beschafft). ist).

Beachten Sie, dass das Verhältnis von 600 V: 3,3 V oder sogar 24 V weit über dem liegt, was Sie vernünftigerweise ohne Transformator oder Abgriffspule erreichen können (ungefähr 10: 1 als Faustregel), und das bedeutet wahrscheinlich, dass Sie eine benutzerdefinierte magnetische Komponente benötigen Es sei denn, Sie möchten es in mehreren Schritten tun.

Ich würde 2 Leistungsdioden in Reihe verwenden, die 1,2 V erzeugen, genug, um einen kleinen Aufwärtswandlerchip mit 3,3 V zu betreiben, um den Rest mit Strom zu versorgen. Die maximale Verlustleistung in den Dioden beträgt 5 x 1,2 V = 6 W, aber das ist nichts im Vergleich zu den 3 kW. Dies kann funktionieren, sobald Sie mehr als 100 mA von der Solaranlage (60 W) ziehen.

Was du willst, ist ein Abwärtswandler . Das ist eine Art Schaltnetzteil, das eine niedrigere Spannung ausgibt als ein.

Da Sie nur einen Mikrocontroller und ein wenig Elektronik drum herum betreiben möchten, brauchen Sie keine superhohe Effizienz. 100 mA bei 3,3 V (330 mW) wären viel für Ihre Schaltung. Auch wenn dieser insgesamt 1 W aus dem Solarpanel zieht, sollte das keine Probleme bereiten.

Ich würde dieses Netzteil einfach halten, wahrscheinlich ein Pulse-on-Demand-System. Der knifflige Teil besteht darin, den High-Side-Schalter über 600 V zu steuern. Die Hochspannung wird auch die für diesen Schalter verfügbaren Teile stark einschränken. Es wäre gut genug, etwas vorzusehen, das beispielsweise einen 500-ns-Impuls erzeugt, wenn die Low-Side-Leistungsspannung unter einem Schwellenwert liegt. Ich würde nicht versuchen, die 3,3 V direkt zu regeln. Machen Sie so etwas wie 4 V Minimum, dann lassen Sie einen Linearregler 3,3 V machen. Dieses 4 V Minimum kann direkt nach einem Impuls auf 6 V ansteigen, aber auch hier sind Ihre Leistungspegel so niedrig, dass die Effizienz wirklich nicht ist a großes Thema hier.

Ein 100-mΩ-Messwiderstand kann zur Messung des Stroms und ein Spannungsteiler zur Messung der Spannung verwendet werden. Die Ausgabe dieser würde vom Mikro gemessen, das die Informationen digital weiterleiten würde, vielleicht über einen Optokoppler.

Um Ihre Schaltung mit Strom zu versorgen, können Sie die Möglichkeit prüfen, das in Reihe geschaltete Array anzuzapfen. Normalerweise haben einzelne Paneele Spannungen, die weit unter der endgültigen Systemspannung liegen, z. B. 12 oder 36 V. Wenn Sie Ihre Schaltung nur an ein Panel anschließen, ist das Problem mit der Stromversorgung möglicherweise gelöst:

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

Wobei "CIRCUIT" Ihre Schaltung / Stromversorgung wäre, während das gestrichelte Kästchen die gesamte Reihe von Panels darstellt (in diesem Fall vier).

Das Messen von 5 A sollte auch nicht schwer sein, aber jemand anderes muss Sie auf praktikable Lösungen hinweisen, um diese 600 V sicher zu messen.

Haftungsausschluss: Ihr Projekt ist potenziell gefährlich für Sie oder Ihre Umgebung. Was ich oben gesagt habe, ist meine persönliche Meinung und kann völlig falsch sein. Gehen Sie auf eigene Gefahr vor, aber sehr vorsichtig.

Wäre es möglich, 5 W durch Induktion von der Hauptzuleitung zu erzeugen?

Warum nicht den einfacheren Ansatz wählen und ein separates, kleineres Panel hinzufügen, um die für die Elektronik benötigten 5 W zu erzeugen?