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Guten Tag

Ich habe folgendes Problem-Ich habe eine Solarzelle mit den Angaben 5,5Volt Nennspannung bei 250mA-Das die Zelle bei deutschen Wetterverhältnissen diese Leistung nie bringen wird ist verständlich.Zumindest möchte ich damit aber zwei Nimh-Akkus in Reihe Laden.Welche Möglichkeit gibt es die Spannung zu begrenzen damit die Ladespannung nicht über 2,8V hinausgeht?Mein erster Gedanke war eine Z-Diode.

» ..Welche Möglichkeit gibt es die Spannung zu begrenzen damit die Ladespannung nicht über 2,8V hinausgeht?

Wurde vor kurzem hier schon diskutiert. -> Suchfunktion.

Je nachdem, was man möchte: nur Begrenzung oder gute Ausnutzung der Solarzelle oder MPP-Regelung gibts diverse Ansätze.

hws

» Guten Tag
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» Ich habe folgendes Problem-Ich habe eine Solarzelle mit den Angaben 5,5Volt
» Nennspannung bei 250mA-Das die Zelle bei deutschen Wetterverhältnissen
» diese Leistung nie bringen wird ist verständlich.Zumindest möchte ich damit
» aber zwei Nimh-Akkus in Reihe Laden.Welche Möglichkeit gibt es die Spannung
» zu begrenzen damit die Ladespannung nicht über 2,8V hinausgeht?Mein erster
» Gedanke war eine Z-Diode.

Schau doch einfach da mal rein:

"Die Power-Zenerdiode aus Zenerdiode und Transistor
Die präzise einstellbare geregelte Power-Zenerdiode"
http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/powzen.htm

Ich empfehle Dir das Kapitel "Die präzise einstellbare und geregelte Power-Zenerdiode" mit Bild 7 als Start, gleich hier zu sehen:



Was bei Dir anders sein muss:

Diese etwas aufwändigere Schaltung bietet Dir einen präzisen Abgleich. Da Du die Schaltung, wie ich verstehe, mit 2.8 VDC (eher noch weniger) sicher betreiben musst, anstatt LM385-2.5 den LM385-1.2 mit einer Referenzspannung von 1.2 VDC benutzen. Studiere dazu das Datenblatt.

Für den Opamp musst Du einen finden mit Rail-to-rail-fähigkeit und einsetzbar für diese niedrige Betriebsspannung. Der hier verwendete LinCMOS-Typ arbeitet erst ab 3 VDC.

Die Teilbilder 7.2 und 7.3 kannst Du vergessen, weil Du hast zuwenig Spannung um MOSFETs anzusteuern.

Da es um Solarzellen geht, solltest Du abklären, ob sich diese "Haudegen-Methode" eignet. Vielleicht führt sie bei zu viel Sonne zur Überlastung.

Ich hoffe, das hilft Dir ein Stück weiter.

--
Gruss
Thomas

Buch von Patrick Schnabel und mir zum Timer-IC NE555 und LMC555:
https://tinyurl.com/zjshz4h9
Mein Buch zum Operations- u. Instrumentationsverstärker:
https://tinyurl.com/fumtu5z9

» » ..Welche Möglichkeit gibt es die Spannung zu begrenzen damit die
» Ladespannung nicht über 2,8V hinausgeht?
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» Wurde vor kurzem hier schon diskutiert. -> Suchfunktion.
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» Je nachdem, was man möchte: nur Begrenzung oder gute Ausnutzung der
» Solarzelle oder MPP-Regelung gibts diverse Ansätze.
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» hws

Guten Abend

Suchfunktion hatte ich schon benutzt,leider nichts so konkretes für dieses Fall gefunden.In erster Linie kommt es mir nur auf die Begrenzung an,die Wirtschaftlichkeit sei mal dahingestellt.

» » Guten Tag
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» » Ich habe folgendes Problem-Ich habe eine Solarzelle mit den Angaben
» 5,5Volt
» » Nennspannung bei 250mA-Das die Zelle bei deutschen Wetterverhältnissen
» » diese Leistung nie bringen wird ist verständlich.Zumindest möchte ich
» damit
» » aber zwei Nimh-Akkus in Reihe Laden.Welche Möglichkeit gibt es die
» Spannung
» » zu begrenzen damit die Ladespannung nicht über 2,8V hinausgeht?Mein
» erster
» » Gedanke war eine Z-Diode.
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» Schau doch einfach da mal rein:
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» "Die Power-Zenerdiode aus Zenerdiode und Transistor
» Die präzise einstellbare geregelte Power-Zenerdiode"
» http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/powzen.htm
»
» Ich empfehle Dir das Kapitel "Die präzise einstellbare und geregelte
» Power-Zenerdiode" mit Bild 7 als Start, gleich hier zu sehen:
»
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»
» Was bei Dir anders sein muss:
»
» Diese etwas aufwändigere Schaltung bietet Dir einen präzisen Abgleich. Da
» Du die Schaltung, wie ich verstehe, mit 2.8 VDC (eher noch weniger) sicher
» betreiben musst, anstatt LM385-2.5 den LM385-1.2 mit einer Referenzspannung
» von 1.2 VDC benutzen. Studiere dazu das Datenblatt.
»
» Für den Opamp musst Du einen finden mit Rail-to-rail-fähigkeit und
» einsetzbar für diese niedrige Betriebsspannung. Der hier verwendete
» LinCMOS-Typ arbeitet erst ab 3 VDC.
»
» Die Teilbilder 7.2 und 7.3 kannst Du vergessen, weil Du hast zuwenig
» Spannung um MOSFETs anzusteuern.
»
» Da es um Solarzellen geht, solltest Du abklären, ob sich diese
» "Haudegen-Methode" eignet. Vielleicht führt sie bei zu viel Sonne zur
» Überlastung.
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» Ich hoffe, das hilft Dir ein Stück weiter.
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Danke Danke das ist erstmal ein Ansatz-Bin davon ausgegangen das es mit einer einfachen Zenerdiode auch gehen müsste da es diese ja gibt in der entpsrechenden Leistung,sprich ohne einen Transistor dahinter zu schalten.Werde jetzt den Beitrag mal studieren

» Danke Danke das ist erstmal ein Ansatz-Bin davon ausgegangen das es mit
» einer einfachen Zenerdiode auch gehen müsste da es diese ja gibt in der
» entpsrechenden Leistung,sprich ohne einen Transistor dahinter zu
» schalten.

Es gibt solche Leistungs-ZDioden, das ist richtig. Das Problem ist allerdings einen nicht zu unterschätzenden Z-Spannungstrift in Abhängigkeit von der Temperatur. Ich denke, in Deinem Fall ist es auf jedenfall vorteilhaft, wenn man die Begrenzerspannung mit einem scharfen Spannungs/Strom-Knick genau kalibrieren kann und die verwendete Bandgap-Referenz keinen Temperaturdrift besitzt. Jedenfalls keinen, der relevant ist.

Dazu ein kleines Praxisbeispiel. Man kann diesen LM385-2.5 (oder1.2) mit einem Kältespray anspritzen und man misst bei zwei Stellen hinter dem Komma noch keine Änderung. Mach das mal mit einer ZDiode...

Die ZDioden unterhalb von etwa 5.2 V haben einen negativen und oberhalb einen positiven Temperatur-Koeffizienten. Falls es Dich genauer interessiert, dann hier:

"Z-Diode-Erweiterungskurs und die Bandgap-Referenz"
http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/zbandgb.htm

Siehe Kapitel "Der differenzielle Widerstand und der Temperaturkoeffizient".

--
Gruss
Thomas

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» » Danke Danke das ist erstmal ein Ansatz-Bin davon ausgegangen das es mit
» » einer einfachen Zenerdiode auch gehen müsste da es diese ja gibt in der
» » entpsrechenden Leistung,sprich ohne einen Transistor dahinter zu
» » schalten.
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» Es gibt solche Leistungs-ZDioden, das ist richtig. Das Problem ist
» allerdings einen nicht zu unterschätzenden Z-Spannungstrift in Abhängigkeit
» von der Temperatur. Ich denke, in Deinem Fall ist es auf jedenfall
» vorteilhaft, wenn man die Begrenzerspannung mit einem scharfen
» Spannungs/Strom-Knick genau kalibrieren kann und die verwendete
» Bandgap-Referenz keinen Temperaturdrift besitzt. Jedenfalls keinen, der
» relevant ist.
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» Dazu ein kleines Praxisbeispiel. Man kann diesen LM385-2.5 (oder1.2) mit
» einem Kältespray anspritzen und man misst bei zwei Stellen hinter dem Komma
» noch keine Änderung. Mach das mal mit einer ZDiode...
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» Die ZDioden unterhalb von etwa 5.2 V haben einen negativen und oberhalb
» einen positiven Temperatur-Koeffizienten. Falls es Dich genauer
» interessiert, dann hier:
»
» "Z-Diode-Erweiterungskurs und die Bandgap-Referenz"
» http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/zbandgb.htm
»
» Siehe Kapitel "Der differenzielle Widerstand und der
» Temperaturkoeffizient".

Ja das leuchtet mir ein,dann lieber die Variante mit der Power-Z-Diode

» Guten Tag
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» Ich habe folgendes Problem-Ich habe eine Solarzelle mit den Angaben 5,5Volt
» Nennspannung bei 250mA-Das die Zelle bei deutschen Wetterverhältnissen
» diese Leistung nie bringen wird ist verständlich.Zumindest möchte ich damit
» aber zwei Nimh-Akkus in Reihe Laden.Welche Möglichkeit gibt es die Spannung
» zu begrenzen damit die Ladespannung nicht über 2,8V hinausgeht?


TL431

Der Strom, den der Akku bei 2,8V aufnimmt, hängt natürlich vom Akku ab.
Die 0,5mA (bis 1mA bei 20°C)die da in die Zeichnung eingetragen sind, das ist der Strom, den die 1N400X bei einer Flussspannung von 0,6V noch fließen lässt.
Da die 2,5V das TL431 + maximal 0,7V Emitter-Basis = 3,2V ergibt, kann die Schaltung soweit herunterregeln, dass an der 1N400X nur eine Spannung von 0,4V ansteht.
Und bei 0,4V Flussspannung, lässt die Diode 1N400X nur noch rund 7µA bei 20°C fließen.

» TL431
»

Das ist zweckdienlich eine elegante und einfache Lösung, behaftet mit nur einem kleinen Nachteil, gegenüber der "echten" Komparatorschaltung, der bei dieser Anwendung keine signifikante Bedeutung hat.

Worin besteht dieser Nachteil? Als Referenz dient die Basis-Emitter-Schwellenspannung von etwa 0.65 V. Diese ist einerseits nicht so genau definiert und dessen TK hat einen Wert von etwa -2 mV/K.

Ansonsten ist der TL431 auch eine Bandgap-Referenz und so mit den Eigenschaften eines LM385 (ebefalls die Spannung definierbar) ebenbürdig.

--
Gruss
Thomas

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https://tinyurl.com/zjshz4h9
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» » TL431
» »
»
» Das ist zweckdienlich eine elegante und einfache Lösung, behaftet mit nur
» einem kleinen Nachteil, gegenüber der "echten" Komparatorschaltung, der bei
» dieser Anwendung keine signifikante Bedeutung hat.
»
» Worin besteht dieser Nachteil? Als Referenz dient die
» Basis-Emitter-Schwellenspannung von etwa 0.65 V. Diese ist einerseits nicht
» so genau definiert und dessen TK hat einen Wert von etwa -2 mV/K.
»
» Ansonsten ist der TL431 auch eine Bandgap-Referenz und so mit den
» Eigenschaften eines LM385 (ebefalls die Spannung definierbar) ebenbürdig.

Der Spannungsteiler für die Reglung des TL431 ist ja direkt an den Akkus!
Damit ist die Reglung entsprechend der Bandgap-Referenz genau.
Meine rechnerische Spielerei mit den Flussspannungen, sollte nur zeigen, dass die Reglung es schafft,
weit genug herunter zu regeln. Und das schafft sie problemlos.

( --- Oder dazu, deine Gedankengänge auf eine falsche Fährte zu leiten? )

» Der Spannungsteiler für die Reglung des TL431 ist ja direkt an den Akkus!
» Damit ist die Reglung entsprechend der Bandgap-Referenz genau.

Ich habe soeben das Prinzipschaltbild Figure 3 im Datenblatt angeguckt. Du hast recht. Dort ist es mir klar geworden. Es hat dort weiter unten auch ein diesbezügliches Blockschaltbild. Dieses IC ist ueberhaupt recht gut mit Applican-Notes angereichert, woraus man einiges unternehmen kann...

Datenblatt:
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/tl431b.pdf

» Meine rechnerische Spielerei mit den Flussspannungen, sollte nur zeigen,
» dass die Reglung es schafft,
» weit genug herunter zu regeln. Und das schafft sie problemlos.
»
» ( --- Oder dazu, deine Gedankengänge auf eine falsche Fährte zu leiten?
» )

Jaja, man weiss ja nie heute. Aber ich bin schon beim ersten Aprilscherz nicht reingefallen, als ich las, dass heute OSX-10.9 (Beta-Version) herausgekommen ist.

--
Gruss
Thomas

Buch von Patrick Schnabel und mir zum Timer-IC NE555 und LMC555:
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https://tinyurl.com/fumtu5z9

» Ich habe soeben das Prinzipschaltbild Figure 3 im Datenblatt angeguckt. Es hat dort weiter unten auch
» ein diesbezügliches Blockschaltbild. Dieses IC ist ueberhaupt recht gut mit
» Applican-Notes angereichert, woraus man einiges unternehmen kann...
»
Ja! allerdings!

» Datenblatt:
» http://www.ti.com/lit/ds/symlink/tl431b.pdf
»

Daraus ergibt sich ein anderes Problem!
Wenn man sich die Innenschaltung des TL431 betrachtet, stellt man fest, dass durch seinen Eingangstransistor die Sperrdiode 1N4001 umgangen wird. Bei Dunkelheit kann sich der Akku dann, über 3,3kOhm, 220 Ohm und die Solarzelle, entladen.
Also muss über den TL431 eine zusätzliche Diode eingefügt werden.
Damit schafft die Schaltung aber nicht mehr weit genug herunter zu regeln. Also wird zur 1N4001 eine zweite Diode in Reihe geschaltet. Da seine Solarzelle 5,5V bringt hat das also keinen Nachteil.

Lösung so oder so

» Daraus ergibt sich ein anderes Problem!
» Wenn man sich die Innenschaltung des TL431 betrachtet, stellt man fest,
» dass durch seinen Eingangstransistor die Sperrdiode 1N4001 umgangen wird.
» Bei Dunkelheit kann sich der Akku dann, über 3,3kOhm, 220 Ohm und die
» Solarzelle, entladen.
» Also muss über den TL431 eine zusätzliche Diode eingefügt werden.

Hallo,

Solarzelle mit den Angaben 5,5Volt Nennspannung bei 250mA-

» aber zwei Nimh-Akkus in Reihe Laden.

Welche Möglichkeit gibt es die Spannung
» zu begrenzen damit die Ladespannung nicht über 2,8V hinausgeht

Wozu?

Einen Nimh-Accu lädt man mit einem konstanten Strom.
Solange der eingehalten/begrenzt wird ist alles im grünen Bereich.
Schau Dir doch mal einfache Ladegeräte an. Man braucht eine etwas höhere Eingangsspannung um einen Strom ausregeln zu können - und im einfachsten Fall einen Serienwiderstand. Man kann es auch "elektronischer" machen, indem man eine Konstantstromquelle mit FET etc pp in Reihe bastelt.

Oder um es anders zu sagen: um aus einer Spannungsquelle eine Stromquelle herzustellen, muss man lediglich deren Innenwiderstand erhöhen. Aber gleichzeitig dafür Sorge tragen, dass der Strom auch getrieben werden kann - d.h. man muss die Spannung der Spannungsquelle hoch genug halten.
Was an überschüssiger Energie (I*Ubat-Uload) im Raum steht wird, im einfachsten Fall, am Serienwiederstand in Wärme verwandelt.

In Deinem Fall sind die 5,5V Peanuts.

Gruß
Ralf