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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Solarpanel -> LM2596 -> SuperCap laden?


Autor: loader (Gast)
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Hallo,

ich möchte gern einen SuperCap (2,5V 400F) mittels Solarpanel (24V 
15Wpeak) laden.
Erste Versuche mittels LM2596 Modul schlugen fehl. Anscheinend bricht 
die Spannung dann zu stark ein, der StepDownWandler schaltet aus und 
startet wieder von vorn.

Gibt es eine Möglichkeit den StepDownWandler für den Anwendungsfall zu 
nutzen? Oder ist der ungeeignet?

Alternative:
Das Panel direkt an den Supercap hängen zum laden. Um Überspannung zu 
vermeiden könnte ein P-Channel-MOSFET dann das Panel wegschalten, sobald 
die 2.5V am Supercap erreicht sind.
Das Panel wäre ja ein Stromquelle, dessen Spannung dann einbricht auf 
die aktuelle Spannung des Supercap. Ist die Überlegung richtig? Oder 
nimmt hier der Supercap trotzdem Schaden?

: Verschoben durch Admin
Autor: Harald Wilhelms (wilhelms)
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loader schrieb:

> Erste Versuche mittels LM2596 Modul schlugen fehl. Anscheinend bricht
> die Spannung dann zu stark ein, der StepDownWandler schaltet aus und
> startet wieder von vorn.

Typisches Verhalten, wenn man einen normalen Spannungswandler an
ein Solarpanel anschliesst.

> Gibt es eine Möglichkeit den StepDownWandler für den Anwendungsfall zu
> nutzen?

Nein.

> Oder ist der ungeeignet?

Ja.

> Alternative:

Einen passenden Bei(Gel-)Akku parallel zum Panel schalten.

: Bearbeitet durch User
Autor: ArnoR (Gast)
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loader schrieb:
> ich möchte gern einen SuperCap (2,5V 400F) mittels Solarpanel (24V
> 15Wpeak) laden.
> Erste Versuche mittels LM2596 Modul schlugen fehl. Anscheinend bricht
> die Spannung dann zu stark ein, der StepDownWandler schaltet aus und
> startet wieder von vorn.

Du kannst einen Abwärtswandler nehmen, wenn sein Spitzeneingangsstrom 
kleiner als der momentane Maximalstrom des Solarpanels ist, anderenfalls 
bricht die Spannung zusammen und der Wandler schaltet ab.

So ein Abwärtswandler ist aber eine ungünstige Wahl. Er transformiert 
nämlich nicht, sondern zieht nur für ~1/10 der Zeit Strom aus dem 
Solarpanel um die Drossel aufzuladen und entlädt die dann in ~9/10 der 
Zeit in die Last. Somit wird das Solarpanel kaum ausgenutzt.

Viel besser wäre ein transformierender Wandler, der die Spannung in die 
Nähe der Lastspannung transformiert.

Autor: loader (Gast)
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Harald W. schrieb:
> Einen passenden Bei(Gel-)Akku parallel zum Panel schalten.

Ich möchte es gern ohne zusätzlichen Akku umsetzen.

ArnoR schrieb:
> Viel besser wäre ein transformierender Wandler, der die Spannung in die
> Nähe der Lastspannung transformiert.

Gibt es dazu schon fertige Module? Zum LM2596 habe ich folgendes Modul 
gefunden, welches wohl noch die Möglichkeit bietet den Strom 
einzustellen.
Youtube-Video "#7 Tutorial: LM2596 Buck Converter with Three Trimmers (step down converter)"
Leider ist der Link der Bezugsquelle tot.



Was ist eure Meinung zur Umsetzung mit MOSFET? Würde der Supercap das 
überleben?

Autor: Harald Wilhelms (wilhelms)
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loader schrieb:

>> Einen passenden Bei(Gel-)Akku parallel zum Panel schalten.
>
> Ich möchte es gern ohne zusätzlichen Akku umsetzen.

Dann müsstest Du einen speziellen MPP-Wandler ausgelegt auf
Deine Supercaps bauen.

> Gibt es dazu schon fertige Module?

Unwahrscheinlich, weil Du wahrscheinlich der einzige bist,
der so ausgefallene Wünsche hat. Alle anderen nehmen Akkus
u.a. weil sie billiger als SuperCaps sind.

Autor: ArnoR (Gast)
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loader schrieb:
> Gibt es dazu schon fertige Module?

Sicher, schau mal bei tracopower.com nach. Da gibt es Standard-Module 
mit 18-36V eingangsseitig und 3,3V ausgangsseitig.

loader schrieb:
> Was ist eure Meinung zur Umsetzung mit MOSFET? Würde der Supercap das
> überleben?

Häh? Was hat das Eine mit dem Anderen zu tun?

Autor: loader (Gast)
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ArnoR schrieb:
> Häh? Was hat das Eine mit dem Anderen zu tun?

Nichts, vielleicht hab ich es falsch beschrieben: mit Alternative meinte 
ich eine völlig andere Ladeeinrichtung ohne LM2596. Direktes Laden ohne 
Spannungswandler.  Die Unterbrechung erfolgt dann bei 2.5V.

ArnoR schrieb:
> Sicher, schau mal bei tracopower.com nach. Da gibt es Standard-Module
> mit 18-36V eingangsseitig und 3,3V ausgangsseitig.

Danke, dass schaue ich mir an.

Autor: Joe J. (neutrino)
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Hier, mit einstellbarer Strombegrenzung:
https://www.aliexpress.com/item/5A-MPPT-Solar-Pane...


loader schrieb:
> Anscheinend bricht
> die Spannung dann zu stark ein, der StepDownWandler schaltet aus und
> startet wieder von vorn.

Das wird bei unzureichender Helligkeit immer vorkommen.

Autor: chris (Gast)
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Die Frage ist doch die Startspannung an dem Supercap ?
Der LM2596 kann bis auf 1,23V runter heißt du misst die Spannung am 
Supercap und stellst den LM2596 auf diese ein somit fließt im ersten 
Augenblick nur ein geringer Strom der das Panel belastet.

Als zweiten Schritt erhöht man die Spannung vom LM2596 auf die 2,5V und 
belässt sie dort.

Der dritte Schritt wäre die Panelspannug zu beobachten wie stark sie 
zusammen bricht und bei unterschreiten von 15V als Beispiel schaltest 
eben ab.

Autor: Michael Bertrandt (laberkopp)
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loader schrieb:
> Gibt es eine Möglichkeit den StepDownWandler für den Anwendungsfall zu
> nutzen?

Man muss halt den Eingangsstrom des step down auf die Leistung des 
Panels begrenzen, also auf deutlich unter 0.5A, in Deutschland eher 
0.1A.

Autor: Boris Ohnsorg (bohnsorg) Benutzerseite
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Es hängt stark vom Solarpanel und der Last ab. Der Supercap ist am 
Anfang ein ordentlicher Kurzschluss. Wenn kein Serienwiderstand zur 
Begrenzung mit drin ist, schaltet der Regler sogar in die 
Strombegrenzung. Sollte der Anschluss niederohmig genug sein und der 
Kondensator hat einen ausreichend geringen ESR-Wert, stirbt der Regler 
sehr schnell (starker Stromanstieg schon beim ersten Puls).

Das Panel liefert mitnichten ausreichend Strom, da der Regler steile 
Strompulse verursacht, bricht da schnell die Spannung zusammen. Die wird 
auch nur noch von der Bestrahlungsstärke verursacht und bei fehlender 
Beleuchtung ist – wie du beschrieben hast – Schluss mit Spannung.

Mit einer Strommessung auf der Ausgangsseite und Einspeisung am 
Feedback-Anschluss kann der Strom begrenzt werden. 's braucht aber einen 
High-Side-Stromrichtungsverstärker oder etwas Getrickse mit 
aufgetrennter GND-Leitung (und Low-Side-Shunt+OpAmp). Dafür gibt es 
zahlreiche Anwendungsbeispiele, auch für deinen Schaltregler (Stichworte 
constant current bei der Suche ergänzen.)

Für eine Solarschaltung würde ich das nicht machen, da die Verluste 
schon allein durch den Betriebsstrom dieses Schaltreglers zu hoch sind. 
Den Super-Cap lädst du am effizientesten, wenn die Panelspannung nur 
2,4V beträgt. Dann sparst du dir alle Widerstände und Regelungen. Sonst 
würde ich reichlich Supercaps in Reihe schalten, um die 15V zu erreichen 
und direkt an die Solarzelle gehen. Alles andere ist zu verlustreich.

Autor: Klaus (Gast)
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loader schrieb:
> Nichts, vielleicht hab ich es falsch beschrieben: mit Alternative meinte
> ich eine völlig andere Ladeeinrichtung ohne LM2596. Direktes Laden ohne
> Spannungswandler.  Die Unterbrechung erfolgt dann bei 2.5V.

Ich würde einen LED-Regler als step-down nehmen. Der liefert einen 
konstanten Strom, lädt also den Supercap langsam auf. Die gibts von den 
üblichen Verdächtigen.

ArnoR schrieb:
> So ein Abwärtswandler ist aber eine ungünstige Wahl. Er transformiert
> nämlich nicht, sondern zieht nur für ~1/10 der Zeit Strom aus dem
> Solarpanel um die Drossel aufzuladen und entlädt die dann in ~9/10 der
> Zeit in die Last.

Dafür hat jeder anständige Schaltregler einen Eingangskondensator. Und 
je höher die Schaltfrequenz ist, desto kleiner kann der ausfallen. Und 
damit kann auch der Spitzenstrom in den Regler höher sein, als der 
mittlere Strom aus der Solarzelle.

MfG Klaus

Autor: loader (Gast)
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Ich habe mir das Modul von aliexpress bestellt. Mal gucken was es taugt. 
Ich berichte mal wenns da ist. Danke euch.

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