Stromflussprioritäten in PSU / PSU Review

Als Elektronik-Bastler habe ich eine ziemliche Herausforderung, ein Netzteil zu entwerfen, das sowohl mit Batterien (während der Nacht) als auch mit Solarenergie (tagsüber) betrieben werden muss. Das Gerät soll täglich 3x bürstenlose Motoren betreiben, während es nachts die Telemetrie am Leben erhalten soll.

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Was mir beim Design besonders am Herzen liegt:

  • a) Gibt es etwas, das ich am Common-Ground-Design verbessern könnte? Die Transistoren mit Logikpegel befinden sich auf der Low-Side, während ich die Spannungspegel von beiden überwachen muss - der Batterie und dem Solar-Array
    gleichzeitig. Meine gemeinsame Grundlösung sieht aus wie ein Poor-Mans-
    Ansatz, da der Spannungsabfall in der Schaltung selbst bei Schottkys erheblich ist.
  • b) Was ist die beste Methode, um den gesamten Strom aus den Solarzellen zu saugen
    und gleichzeitig die 3-V- und 5-V-Geräte gegenüber den Motoren und dem Ladegerät zu priorisieren
    ? Die Transistoren führen aufgrund von Wärme
    im ohmschen Bereich zu einer enormen Energieverschwendung.

Die gewählten Komponenten:

  • Transistoren: IRLZ44N und MTP3055VL
  • Für die Gate-Steuerung habe ich ein digitales Potentiometer gewählt: MCP4261
  • uC: Atmega328P
  • Spannungserfassung über MUX: CD4067BE
  • Stromerfassung über HALL: ACS712

Wenn Sie Ihre Registrierung abschließen, sollten Sie in der Lage sein, einen guten Ruf aufzubauen und einen besseren Zugriff auf die Website zu erhalten. (Ihr Profil zeigt Sie als „nicht registriert“ an.) Sobald Sie 10 Punkte erreicht haben (was ziemlich einfach ist), verbessern sich die Dinge erheblich.
Dies ist keine vollständige Antwort, aber gibt es einen Grund, warum Sie sich nicht für eine einfache ORing-Konfiguration entschieden haben, die einen MOSFET verwendet, um die Schaltverluste niedrig zu halten? Vielleicht speisen Sie das in einen Abwärts- / Aufwärtswandler ein, damit Sie eine einzige Einspeisung für Ihre Subsysteme haben? Ladeschaltung hinzufügen, die sich hinter dem ORing-Setup befindet und bei Bedarf/möglich lädt? Ich übersehe hier vielleicht etwas, aber die Common Rails erscheinen mir schrecklich verwirrend und kompliziert.
@Madmanguruman - danke für den Rat, ich habe 11 getroffen, jetzt ist es in Ordnung!
@Toby - Ich habe etwas über "ORing" gelesen. Ich glaube, ich verstehe den Vorteil, aber nicht für MOSFET-Verluste. In Bezug auf LMxxx-Impulsstabilisatoren sind die unteren und oberen MOSFETs in meinem Fall "immer eingeschaltet" und schalten nichts. Wenn ich dann ihre Funktion so umwandele, dass sie einem geschalteten DC / DC-Wandler ähnelt, verliert sie ihre Stromsteuerfähigkeit. Kannst du das bitte klären?
Richtig, also ... was ich vorschlage, ist, beide Stromquellen hinter einem einzigen Regler zu halten. Dies würde der Verwendung des Solarpanels zum Laden der Batterie entsprechen (wenn seine Leistung hoch genug war), während die Batterie die Last unterstützte. Sie können die Batterie und die Solarmodule weiterhin unabhängig voneinander überwachen. Was die Priorisierung der Stromversorgung betrifft, können Sie dies im ATmega selbst erledigen. Überwachen Sie die Eingangsspannung des Reglers und schalten Sie die Motoren aus, wenn Sie einen gemessenen Entladungspunkt erreichen.
Wie fließt der Strom mit zwei in Sperrrichtung vorgespannten Dioden unten zur gemeinsamen Masse zurück? Wussten Sie, dass es ICs gibt, die speziell für die Verwaltung der Solar- und Batterieladung entwickelt wurden? Es könnte sich lohnen, sie anzusehen, um zumindest ein Systemdiagramm zu sehen.
@AnalogArsonist - Der Ladestromfluss erfolgt über die große Diode und den Transistor unten, während die beiden kleineren Dioden mit einer gemeinsamen Anode nur zur Spannungsmessung dienen (wenn der Ladetransistor ausgeschaltet ist, müssen die beiden separaten Erdungen zur Überwachung an uC angelegt werden Spannungspegel). Danke für den Tipp - ich werde mal googlen

Antworten (1)

Vielleicht möchten Sie überlegen, wie die IC-Aufwärtswandler für PV-Module funktionieren, wie z. B. der SPV1020, der High-Side-Schaltung und gemeinsame Masse verwendet. Die MPPT-Funktion überbrückt die PV, um den Spannungsabfall unter einer Impulslast zu erfassen, um die verfügbare Leistung zu erkennen (Abfrage- und Beobachtungsalgorithmus). Unter Berücksichtigung aller Betriebsmodi mit Überwachungs- und Schutzschaltungen und Verlusten ist dies kein triviales Design. Sie haben in Ihrem Blockdiagramm gute Arbeit geleistet, aber ich stimme zu, dass noch mehr Arbeit erforderlich ist, um die Schaltverluste auf Ihrer gemeinsamen Basis zu reduzieren. (Ist das eine positive Masse?) Diodenverluste können durch die Verwendung von Batterien mit höherer Spannung und niedrigeren Strömen reduziert werden.

STMicroelectronics SPV1020 PowerSSO-36-Gehäuse für Keramikkappen und 4-Phasen-Stromschalter. $14 pro Stück. 9A max. 98 % eff. max.

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Links: http://www.st.com/internet/com/TECHNICAL_RESOURCES/TECHNICAL_LITERATURE/DATASHEET/CD00275733.pdf

http://www.st.com/internet/com/SALES_AND_MARKETING_RESOURCES/MARKETING_COMMUNICATION/FLYER/flspv1020.pdf

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