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verstehe. Aber mit step-down würde es gehen? (Elektronik)

verfasst von olit , Berlin, 02.07.2016, 18:41 Uhr
(editiert von olit am 02.07.2016 um 19:05)

» » Wenn du mehr Solarzellen hast, ist es einfacher den Akku direkt zu
» laden.
» » Vom Akku zum Verbraucher, kannst du dann immer noch einen
» Aufwärtswandler
» » schalten.
»
» Hallo,
» danke für deine Antwort. Habe gerade gegoogelt, dass es mit einem
» Step-Down-Wandler (fast) genausoviele Probleme gibt.
» Da ich mich mit Elektronik nicht genug auskenne, um komplizierte
» Schaltungen aufzubauen, soll ich einfach soviele Solarzellen in Reihe
» schalten, um mit dem MPP in der Nähe der Ladespannung zu kommen und vor dem
» Akku noch eine Schutzschaltung setze. Damit ich nicht soviel Solarzellen in
» einer Reihe schalten muss, könnte ich ja einen Akku mit weniger Volt (z.B.
» LiPo oder NiMh) nehmen.
» Kann ich dann von diesen Akku, statt einen Verbraucher anzuschließen, auch
» den Blei-AGM-Akku mit einem Aufwärtswandler laden? (Auch wenn es nicht sehr
» effektiv ist)
» Viele Grüße
» Engel

Dann benötigt der LiPo- oder NiMh Akku ja auch eine Überwachungsschaltung gegen über- und vor Allem gegen Unterspannung.

Hier ist ein Beispiel mit dem ich meinen Balkonfernseher betreibe.
Ganz ohne Schaltwandler. Mit einem Serienregler der den Akku überwacht.
(Ausnahmsweise einmal nicht selber gebaut.)
Das Solarpanel ist nicht ganz klein 86cm * 53cm.
Die blau eingezeichneten Modifizierungen brauchst du ja nicht in den Regler einbauen. Der funktioniert auch ohne meine Sonderwünsche.

edit.:
Nur für besonders Interessierte.
Funktion des “hokus pokus“ Serien-Laderegler!

T6 betrachten wir erst einmal nur als Diode.
(Was für kleine Ladeströme durchaus akzeptabel währe).
Die “Diode T6“ verhindert ein Entladen des Akkus, über die Solarzelle mit ihrem recht großen Sperrstrom.

Ist das Laden des Akkus wegen Ladeschlussspannung abgeschaltet, ist Q4 und somit T5 gesperrt.
Wird die Solarzelle Sonnenbestrahlt, zieht sie die Spannung mit ihrem Minuspol weit unter das Massepotential. Und damit den Source Anschluss von T5. Das Gate ist aber über R30 am Source Potential und T5 bleibt gesperrt!

Ist die Ladung für den Akku freigegeben, ist Q4 durchgesteuert und über den Spannungsteiler R26-R30 wird das Gate T5 in den positiven Bereich angehoben. T5 wird leitend. Die negative Spannung am Source wird kleiner, was die Gatespannung weiter anhebt, so dass T5 niederohmig wird und über Sein Drain-Source Widerstand von 17mOhm nur noch wenige mV abfallen!

Nun fragt man sich, warum der Aufwand mit T6 und dem Operationsverstärker?
Das Problem ist, dass der Laderegler für Ströme bis zu 7A ausgelegt ist. Währe T6 einfach nur eine Diode, würde wegen der Flussspannung recht viel Leistung in Wärme umgesetzt.
Auch bei einer Schottkydiode währen das noch einige Watt!

Betrachten wir den Fall, dass die Ladung freigegeben ist. Dann ist T5 aufgesteuert, und wir betrachten ihn als Kurzgeschlossen. Dann liegt der Nicht invertierende Eingang des OPV am Massepotential. Wird jetzt die Solarzelle von der Sonne beschienen, Sinkt das Potential am invertierenden Eingang. Und dass bis unter das Massepotential. Der OPV steuert seinen Ausgang Richtung Plus, so dass der invers betriebene T6 durchsteuert und die Flussspannung seiner eigenen Source-Drain Diode kurzschließt.

Der OPV hat eine Verstärkung von 1M Ohm / 2,2kOhm = 455.
Damit reichen wenige mV, an der Source Drain strecke, um T6 an- und durchzusteuern.

(Der Inversbetrieb von Mosfets ist möglich, aber, wegen der internen Diode, in anderen Fällen nicht sinnvoll.)

Kriminell wird die Schaltung erst, wenn die Ladung wegen der Ladeschlussspannung unterbunden ist, also T5 gesperrt ist. Und die Sonne scheint.
Dann werden die Eingänge des roten OPV weit unter das Massepotential gezogen.
Zum Beispiel 22V-Solarzelle minus Akkuspannung. Laut Datenblatt sind 0,3V unter der Betriebsspannung zulässig! Der OPV wird also geradezu vergewaltigt. Vermutlich dient R33 in der positiven Versorgungsspannung dazu, den OPV vor einem tödlichen Massaker zu bewahren. Direkt am Pin 5 und 6 habe ich in diesem Fall bis zu minus 0,7V gemessen.

Zur Modifikation:
Die gelbe Ladekontrolle zeigt ja bei Ladefreigabe von Q4 nur an, dass die Spannung der Solarzelle größer als die 5,5V-Zenerspannung +2V-LED ist. Da wird aber noch kein Ladestrom in den Akku gespeist! Ich stellte fest, dass ab einem Ladestrom von 60mA die Ausgangsspannung am Pin 7 vom roten OPV 5V beträgt. Also lag es nahe, den noch freien OPV im IC, als Komparator, zur Refferensspannung einzusetzen, um eine echte Ladeanzeige zu realisieren. Die Z-Diode Dx ist eingefügt um ein Glimmen der weißen LED zu unterbinden. Denn der OPV kann nicht so hoch nach Plus aussteuern, um unter die 3V Flussspannung der LED zu kommen. Das Problem wird durch D1 Und R33 in der Versorgungsspannung besonders groß.
Ich hätte natürlich Pin 2 und 3 vom blauen OPV-Komparator vertauschen können und die LED nach Masse schalten. Aber dann hätte der LED-Strom einen zusätzlichen Spannungsfall an R33 hervorgerufen. Die bestehende Funktion wollte ich aber nicht beeinflussen.

Allerdings, zur Schonung des Akkus, bei Unterspannung, schon! Die Lastabschaltung ist mit Ry von 11V auf 11,5V angehoben worden. (Was natürlich auch die Freigabespannung anhebt. Kein Problem!)

Zusätzlich ist ein kleines DMV zur anzeige der Akkuspannung installiert.