Cómo autorregular un TP4056 para la máxima extracción de energía solar

Estoy usando un panel solar (6V - 600mA a potencia máxima) para cargar una batería de iones de litio (3.7V) usando un TP4065. El TP4065 que estoy usando tiene esta configuración:

Donde el valor de la resistencia Rprog determina la corriente de carga.

El problema es que la corriente que proporciona el panel solar es proporcional a la luz que recibió y la única forma de seguir extrayendo la potencia máxima del panel solar es ajustar la carga para mantener el voltaje del panel solar alrededor de 6V, que en mi caso está controlado reduciendo la corriente de carga.

¿Cuál sería el mejor circuito para ajustar automáticamente la resistencia Rprog para mantener el TP4056 Vcc a un voltaje constante de alrededor de 6V?

Aquí hay un ejemplo de una curva IV del panel solar que muestra el voltaje donde se extrae la potencia máxima.

Aquí está la característica de carga del TP4065

ACTUALIZACIÓN 13-02-2015

El voltaje al pin PROG varía entre 1V a 0.2V

Mi proyecto utilizará un microcontrolador Arduino. Podría usar el Arduino para monitorear el voltaje del panel solar y regular la corriente TP4056 con el siguiente circuito:

Rprog y Rarduino serían 600 ohmios y el condensador de 100uF y Rarduino actuarán como un filtro de paso bajo para la salida analógica Arduino que emite una señal PWM de 3.3V 500Hz.

Cuando la salida digital es 0V, el TP4056 verá una resistencia de 1.2K y se comportará normalmente. A medida que aumentamos el voltaje de salida analógico, el voltaje en Rprog disminuirá, lo que disminuirá la corriente en el pin PROG TP4056 y finalmente reducirá la corriente de carga de la batería.

¿Esta solución puede funcionar?

Me gusta mucho la respuesta que sugeriste. Creo que es una buena idea. Sugeriría solo una ligera variación de la siguiente manera:

Además, trabaje a través de las esquinas y circunstancias inusuales como cuando la batería está agotada y Arduino no puede encenderse. ¿Se atascará el cargador en un modo de corriente de carga cero? Tal vez un pullup o pulldown estratégico en algún lugar, o una resistencia grande en paralelo con RPROG y un límite de 100uF para asegurar una corriente de carga pequeña incluso cuando PWM está apagado.

¡Gran trabajo!

McKenzie

He estado mirando la misma pregunta últimamente. Mi solución fue un poco diferente a la tuya:

Al seleccionar D10, D11, D12 como SALIDA / BAJA o ENTRADA (High-Z, sin pullup), puedo variar Rprog de 16k (D10 / 11/12 todo High-Z) a 1050 Ohm (D10 / 11/12 todo BAJO) y a través de A0 supervisar la corriente de carga para encontrar el MPP.

Lo curioso es que, de todas mis pruebas, descubrí que el TP4056 parece hacer MPPT en sí mismo, es decir, incluso si configura Rprog demasiado bajo, Vprog parece autorregularse para mantener la corriente en MPP. Eso significaría que solo establecer Rprog en la corriente máxima que pueden proporcionar los paneles solares sería todo lo que se necesita.

Por cierto, esto confirma mi hallazgo empírico, después de haber utilizado módulos TP4056 simples con mis paneles solares plegables sin ningún problema durante los últimos 2 años. (Sin embargo, es un poco decepcionante, ya que me tomé la molestia de construir mi MPPT Arduino solo para descubrir que realmente no lo necesito ...)

Yo usaría otro chip. Sin embargo, si desea utilizar este, puede probar este circuito. Coloque un espejo actual en su lugar para ajustar la corriente del programa. Supongo que internamente, la corriente que fluye a través de PROG se refleja (con ganancia) para establecer la corriente de carga externa. Entonces, lo que tiene aquí es una fuente de corriente que aumenta el valor actual a medida que aumenta VCC. Ajuste R200 para obtener la corriente deseada en lo que considere que sea el VCC mínimo. A medida que aumenta VCC, la corriente de carga también aumentará.

Soy demasiado vago para encontrar un buen punto de partida para R200. Pero si puede averiguar cuál es el voltaje en PROG, entonces, de la tabla, puede suponer el factor de amplificación actual y llegar a un buen punto de partida para R200. Estoy pensando que será como 47k-ish.

Las variaciones sobre esto podrían funcionar aún mejor. Por ejemplo, si agrega una referencia de voltaje y un comparador o algunos transistores más, en realidad podría mantener la corriente de carga vinculada al máximo hasta que el VCC cayera por debajo de un cierto punto, luego se reduciría la corriente de carga para mantener el VCC en ese nivel. Pero en mi opinión, cuando llegas a ese nivel de complejidad, solo debes usar un IC que lo haga todo por ti como el bq24210.

Estoy abierto a discutir esto más a fondo. Solo etiquétame para llamar mi atención.

Estoy buscando hacer exactamente esto. Creo que el condensador de Vin ayuda mucho porque cuando se está cargando, consume menos corriente y deja de extraer demasiada corriente de la fotocélula, que es el punto cuando la potencia de salida cae en picado. Una vez que el condensador cae por debajo de 4v, creo que el TPS4056 se desactivará solo hasta que la tapa se vuelva a cargar lo suficientemente alto. Cuando carga de nuevo hasta 4v, actúa como un volante.

Otra idea que estoy pensando en intentar es usar un fotorresistor para Rprog.

Solo para recordar ... este cargador IC es lineal. Significa que si su batería es de ~ 4 V y su panel solar es de ~ 6 V, está desperdiciando alrededor de 2 V * de corriente como calor. Incluso si logra extraer el máximo del panel, la pérdida de energía es alta. Considere usar un regulador de conmutación, o haga el suyo (buck) con atmega, es un circuito simple y puede tener una eficiencia de aproximadamente 90% en cualquier caso de carga. Que te diviertas.

¿Es la extracción de energía solar máxima más importante o cómo usar correctamente un TP4056 más importante? Si la extracción máxima de energía solar es más importante, entonces todos sus circuitos y todas las respuestas hasta ahora son incorrectas. Su panel solar de 6v le dará 2-4v en una situación de luz más tenue, y no puede esperar que cargue una batería de 4.2v por completo en esta situación, por lo que su cargador no será una unidad de extracción de energía solar máxima independientemente del valor de carga que tenga utilizar.

En cambio, necesita un convertidor de refuerzo de etapa previa de arranque bajo con regulación de voltaje a 5v. hecho, no necesita preocuparse por nada más. no use un microcontrolador para un cargador simple como ese, desperdicia más energía de la que genera en una luz más tenue. De hecho, debe eliminar el TP4065 de la ecuación si la extracción de energía solar máxima es lo más importante.