Hallo. Ich habe noch ein paar Teile "übrig", die im Schrank verstauben und, vermutlich wie so einige, viele Akkus, die Regelmäßig nach-geladen werden müssen. Vor allem habe ich mehrere "kleine" Akkus, als Knopfzelle (vorwiegend aus alten PCs). D.h. 3V, ca. 100mAh Dazu ein mini Solarmodul mit folgenden Daten: 1W 9V-5% 112mA-5% 110mm x 80mm x 3.2mm Dann noch ein paar DC/DC Wandler, und zwar diese: https://www.amazon.de/LM2596-DC-Wandler-Step-Down-Modul-1-5-35V/dp/B01H70Q5GI Nun meine Idee: Wandler an die Solarzelle, auf 3V eingestellt und ran an die kleinen Akkus. Theoretisch sollte es doch dann laden, oder? Oder ist der Ladestrom zu hoch, weil der ja nicht durch den DC/DC wandler geregelt wird?
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Die Knopfzellenpakete aus PCs haben 3,6V und 60mAh, Ladung über 14 Stunden mit 6 mA. Nimm einen Vorwiderstand statt eines Wandlers. Gruß - Werner
Hallo, vielleicht sollte man erst den Begriff "Knopfzelle" klären. Bei mir sind Knopfzellen die heute üblichen CR2032 Li-Zellen, diese haben 3V und sind nicht aufladbar. 3,6V mit meist 60mAh waren NiCd-Akkupakete mit 3 Zellen, die ich aber komplett nicht als Knopfzelle bezeichnen würde. Ich bezweifle aber, das von denen auf grund des Alters noch irgendwas nutzbar ist. Gruß aus Berlin Michael
Peter W. schrieb: > Vor allem habe ich mehrere "kleine" Akkus, als Knopfzelle (vorwiegend > aus alten PCs). D.h. 3V, ca. 100mAh Das sind normalerweise keine Akkus. Für die Bios-Uhr reicht eine Li-Primärzelle für ein paar Jahre. Wenn du etwas anderes aufladen willst kannst du es mit dem Wandler versuchen. Ein kleiner Widerstand am Ausgang verhindert das die Spannung zusammenbricht wenn der Akku zuviel Strom zieht. Auf keinen Fall Lithium-Akkus nur über einen Widerstand laden, es ist wichtig die Ladespannung nicht zu überschreiten (normalerweise 4.2V/Zelle)
Also es sind Zellen, wie eine 2032, aber doppelt so dick. und haben Lötfähnchen. Da steht 3V und "RECHARGABLE" drauf graviert. Sonst nichts. Kein Hersteller o.ä. Ich bin jetzt einfach mal davon ausgegangen, dass es Litium Zellen sind. Und obwohl die etwas älter sind, halten die noch recht gut. Also (kurzzeitig) Messgerät dran gehalten, zeigen die immer noch anfangs 70 mA an und das fällt in wenigen Sekunden auf 20-30 mA. Spannung ist soweit ja kein Problem. Die kann ich über den DC/DC Wandler einstellen wie ich lustig bin und der "frisst" kaum etwas. Am Netzteil getestet: 3,5V OUT voreingestellt bricht die Spannung erst bei 4,5V IN zusammen. Ich hatte mir nur Gedanken um Strom gemacht. Man sagt ja als Faustregel 1/20 bis 1/10 der Kapazität sollte man als Ladestrom haben. Werner sagt ja auch, 6 mA. Wenn ich jetzt mal von sagen wir 80 mAh Gesamtkapazität ausgehe, sollte es eben ca. 4 mA Ladestrom sein. Und angenommen die Solarzelle liefert auch nur 1/3 der angegebenen Leistung, bin ich immer noch bei knapp 40 mA ...
Ich sprach von den Dreierpaketen auf alten Mainboards, 386er usw. Das waren NiCd-Akkus, wurden auch Knopfzellen genannt. Einige von denen leben bei mir immer noch, es gibt aber noch frische bei ebay. Gruß - Werner
Nach kurzem googlen gibt es tatsächlich 3V rechargeable Lithiumknopfzellen, allerdings mit 1-stelligen mAh Kapazitäten? Vielleicht kann man die auch laden indem man sie anhustet?? Ich würde als erstes sie zB. bei Mouser identifizieren um ein Datenblatt zu erhalten. Ladespannung scheint wohl 3.1V zu sein. Was hättest du denn damit vor. Eine LED einmal kurz aufblitzen lasssen?
Peter W. schrieb: > Nun meine Idee: Wandler an die Solarzelle Warum kommen die Kinder immer auf soclhe blödsinnigen Ideen ? DC/DC Wandler taugen an Solarzellen nichts, weil Solarzellen keine Spannungsquellen sondern Stromquellen sind. Vergiss deine Wandler, die brauchen sowieso schon für sich alleine so viel Strom, daß vom Solarzeellenstrom nichts mehr für den Akku übrig ist. Peter W. schrieb: > Vor allem habe ich mehrere "kleine" Akkus, als Knopfzelle (vorwiegend > aus alten PCs). D.h. 3V, ca. 100mAh Glaubst du, daß auch nur EINE davon noch geht ? Immerhin werden es also 3.6V NiMH sein mit 3 Zellen. 100mAh Akkus und Solarzellen mit 112mA Nennstrom passen einfach zusammen:
1 | +----------+ |
2 | | | |
3 | Solarzelle Akku |
4 | | | |
5 | +----------+ |
Dank der 9V (vermutlich Leerlaufspannung) der Solarzelle kann man sich sogar die Rückstromdiode sparen, die nachts verhindern soll daß der Akku sich in die Solarzelle entlädt. Andererseits macht er bei der Spannungsüberschuss auch nichts aus, der reicht sogar noch für eine zweiten Akku in Reihe und damit 7.2V (wobei der Rückstrom dann störend wäre, die Diode also nötig).
1 | 1N4148 |
2 | +---|>|----+ |
3 | | | |
4 | | Akku |
5 | Solarzelle | |
6 | | Akku |
7 | | | |
8 | +----------+ |
Die Schaltung ist sogar als Dauerladung geeignet, wenn die Solarzelle im Zimmer bleibt (10000 lux) und nicht nach draussen kommt (100000 lux), zumach es nachts dunkel ist. Der Verbraucher kann einfach an den Akku geklemmt werden.
1 | 1N4148 |
2 | +---|>|----+---------+ |
3 | | | | |
4 | Solarzelle Akku Verbraucher |
5 | | | | |
6 | +----------+---------+ |
Michael B. schrieb: > DC/DC Wandler taugen an Solarzellen nichts, weil Solarzellen keine > Spannungsquellen sondern Stromquellen sind. Das stimmt so nicht. Lediglich Step-Up/Boost Wandler funktionieren prinzipbedingt nicht. Step-Down Wandler funktionieren sehr gut! Wenn die Solarzelle so klein ist sollte man überlegen ob das Sinn macht, da hast du recht. Man darf nie eine Lithiumzelle ohne Spannungsbegrenzung an eine Solarzelle mit 9Voc hängen. Die Zellen werden durch Überspannung beschädigt, egal wie gering der Strom ist. Das Mindeste ist eine Zenerdiode. Dann braucht man aber auf jeden Fall auch die Rückstromdiode, sonst entlädt die Zenerdiode den Akku.
Dirk D. schrieb: > Das stimmt so nicht. Lediglich Step-Up/Boost Wandler funktionieren > prinzipbedingt nicht. Step-Down Wandler funktionieren sehr gut! Einspruch. Ein 12V/10W Modul liefert im MPP ca. 18V und 0.55A (1000W/qm). Kurzschluss 0.65A oder weniger. 2 Fahrradlampen parallel über Step-Down (6V) versorgt ziehen bei 6V 1A (6W). Bei 5V 0.8A. Bei 4V 0.72A. Bei 3V 0.64A. (Verbrauchswerte nur grob geschätzt) Bei voller Mittagssonne angeschlossen klappt das. Bis zum nächsten morgen oder ner dicken Wolke (100W/qm)... Max. Leistung des Moduls nur noch 1W, Spannung fällt, Max.-Strom des Moduls bei Kurzschluss nur noch < 0.1A (100W/qm). Der Step-Down schaltet permanent durch. Da kommt eine dumme Versorgung von sich aus nie mehr raus. Wandler ist voll durchgeschaltet, Spannung initial 2V, 1000W/qm, Kurzschlussstrom des Moduls 0.65A, Modulspannung bleibt bei 3V hängen. Erst wenn der Wandler leidlich schlau ist kommt er da wieder raus. z.B. - unter 12V Eingangsspannung abschalten (aussichtslos) - großer Pufferkondensator und jede Minute für 2 Sekunden den Wandler abschalten (Modulspannung erholen lassen) - MPP
Ich hatte mal StepDown am grossen Solarpanel. Das hat einwandfrei funktioniert. Keinesfalls ist der in irgendeinem Spannungsloch hängen geblieben. Ich glaube deine Überlegung geht von einem unbegrenzten Ausgangsstrom aus. Dass man den Ausgangsstrom begrenzen muss habe ich glaube ich ganz oben schon geschrieben. Wenn man einen Akku laden will sollte man deshalb einen Wandler mit Strombegrenzung nehmen, aber das kann man auch extern machen. Sollte im Kleinen genauso sein. Genau genommen habe ich sowas rumliegen, dass ist eine Solarlampe mit dem Wandler aus einer USB ladbaren 9V Lithium-Blockbatterie an einer 6V Solarzelle. Also 7.5V->4,2V. Funktioniert prima.
Stephan schrieb: > Da kommt eine dumme Versorgung von sich aus nie mehr raus. Wandler ist > voll durchgeschaltet, Spannung initial 2V, 1000W/qm, Kurzschlussstrom > des Moduls 0.65A, Modulspannung bleibt bei 3V hängen. Ja, ein Stepdown hinter einer Strombegrenzung wird dieses Verhalten zeigen wenn die Last auf Kante genäht ist. Selber schon erlebt mit ner zu knapp dimensionierten Einschaltstrombegrenzung vor einem LED-Treiber bei einer Lampe die für einen großen Eingangsspannungsbereich gedacht war. War die Spannung zu niedrig hat die Schaltung auf der Primärseite mehr Strom gezogen als die Strombegrenzung hergeben wollte -> plopp, Schaltregler bleibt stehen und Strombegrenzung regelt den Strom -> Spannung dahinter kommt nicht mehr hoch. Der Trick dabei ist normalerweise dafür zu sorgen daß die Schaltung auch bei kleinster Eingangsspannung und auch wenn der Schaltregler durchgeschaltet ist nicht mehr Strom ziehen wird als die Quelle liefern kann. Da so eine Überdimensionierung der Quelle aber bei Solarmodulen leider in ungenutzter brach liegender teurer Fläche resultieren würde braucht man etwas ausgeklügelteres um diesen Betriebszustand zu handlen. Die Leute denen das noch nicht passiert ist haben einfach noch nicht genug Last drangehängt, bzw. lasten ihre Module nur ineffizient aus.
Bernd K. schrieb: > Der Trick dabei ist normalerweise dafür zu sorgen daß die Schaltung auch > bei kleinster Eingangsspannung und auch wenn der Schaltregler > durchgeschaltet ist nicht mehr Strom ziehen wird als die Quelle liefern > kann. Hier geht es ja um Akku-Laden. Ein Akku zieht ja nicht unbegrenzt Strom, sondern nur wenn die Ladespannung entsprechend überschritten wird und dann proportional dazu. Kann das sein dass das der "Trick" ist? Ich hab das jedenfalls nie beobachtet, obwohl mein Solarpanel eher unterdimensioniert war.
Dirk D. schrieb: > Genau genommen habe ich sowas rumliegen, > dass ist eine Solarlampe mit dem Wandler aus einer USB ladbaren 9V > Lithium-Blockbatterie an einer 6V Solarzelle. Also 7.5V->4,2V. > Funktioniert prima. Dann hat der Wandler vmtl. eine passende Einschaltlogik (z.B. Unterspannungsabschaltung und Einschaltverzögerung), oder das Solarmodul ist überdimensioniert (Modul-Kurzschluss-Strom > Ladestrom). Dirk D. schrieb: > Ein Akku zieht ja nicht unbegrenzt Strom, > sondern nur wenn die Ladespannung entsprechend überschritten wird und > dann proportional dazu. Kann das sein dass das der "Trick" ist? Wenn ich ein 12V/10W-Modul habe und damit einen LiPo laden will, dann will ich ja die 10W bei optimaler Beleuchtung/Temperatur auch nutzen. Strombegrenzung also ca. 2.4A@4.2V. Die kann ich mir aber auch sparen, weil das Modul eh nicht mehr liefern kann und die Begrenzung nur im Falle optimaler Beleuchtung greifen kann. Beim Einstecken des Akkus könnte es dann noch kurz einen höheren Strom (Pufferkondensatoren) geben, das dürfte dem Akku aber kaum was ausmachen. Wenn der blöde Akku aber nun mal bei 4.2V 2.4A aufnimmt (Annahme mit Strombegrenzung), das Modul aber max. 0.6A Kurzsschlusstrom liefert, dann bleibt die Ladespannung irgendwo unter 4.2V hängen, Ladestrom nahe Kurzscchlusstrom (je nach Beleuchtung, max. 0.6A). Den Step-Down kann ich mir dann auch gleich sparen. Erst wenn der Wandler auf den MPP regelt oder auch nur immer wieder mal ein Päuschen macht klappt das ganze. Dann kann die Spannung am Modul ansteigen und die Sache kann in den Tritt kommen. Oder halt ein Regler mit Power Good / Under Voltage LockOut und evtl. SoftStart. Wandler erst ab 12V starten (z.B. für ein 12V-Modul). Bei Bewölkung wird daraus dann ein Hickup-Mode: - Spannung < 12V, Wandler aus - Spannung steigt ... bis 12V + Hysterese - Wandler wird aktiv, Spannung steigt derweil noch etwas weiter - Akku wird geladen (evtl. 1-2 Sekunden) - Spannung am Eingangskondensator fällt unter 12V - Hysterese - Wandler schaltet ab - und von vorne
wenn ich mit einem Solarpanel mit Lerrlaufspannung von 2,5 Volt / Leerlaufstrom 20 mA eine Li-Po-Zelle laden möchte, wäre auch mein Gedanke, dafür einen Step-up-Wandler zu nutzen. Ich stelle mir das so vor, den Step-up auf 7,2 Volt zu regeln und über ene 3 Volt Zenerdiode den Akku zu laden. Dabei kann die Spannung des Step-up nicht unter 3 Volt sinken. Der geringe Strom der Solarzelle verlangt natürlich nach einer hochohmigen Induktivität im Step-up, um den Spannungszusammenbruch zu vermeiden. Dabei entsteht aber für den Akku nur ein minimaler Ladestrom von etwa 10 mA...und ich weiß nicht, ob ein Li-Po damit geladen werden kann. Als Spannungsbegrenzung würde ich über den Akku eine 4,2 Volt Zenerdiode setzen. Die verheizt dann die überschüssige Energie, wenn der Akku voll ist. Kann das funktionieren ? (...)
Hallo, schau dir den LTC4070 an: http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/4070fc.pdf Damit kann man selbst 1µA sinnvoll noch verwursten. Der IC kann Lithium-Akkus laden, kann eine Akku-Temperaturmessung und kann auch eine Unterspannungsabschaltung umsetzen. Also alles was nötig ist, um eine Lithium-Akku sicher zu betreiben. Weil man die Ladeschlussspannung einstellen kann, kann man mehr Lebensdauer auf Kosten der Ladung erreichen.
schöner Chip... aber der benötigt was um die 4 Volt und das gibt ne 2,5 Volt Solarzelle nicht her. Würde ich den hinter den Step-up klemmen, bekäme der Hochfrequenz ab, wobei ich aus dem Datenblatt nicht ersehen kann, ob das für den Chip geeignet ist. Der Temperaturdrift von einer Zener-Diode verursacht mit zunehmender Temperatur eine bessere Leitfähigkeit, womit also der Akku höchstens tiefenentladen werden könnte...dazu muss er aber schon fast brennen, um den Drift von 4,2 Volt unter 3 Volt zu bekommen. Die Zuleitungs-Zener-Diode würde natürlich auch besser leiten, womit aber ein Spannungseinbruch an der Solarzelle die Folge ist und der Step-up daraus resultierend weniger Ausgangsspannung hätte. Die Solarzelle selber verliert auch an Leistung, wenn ihre Temperatur steigt. Alles in allem müssten die Temperaturverteilungen derart ungünstig liegen, daß nur unter äußerer Einflußnahme zielstrebig ein "Unfall" verursacht würde. Ich frage mich nur - lädt der Akku auch mit unter 10 mA ?
Dirk D. schrieb: > Nach kurzem googlen gibt es tatsächlich 3V rechargeable > Lithiumknopfzellen, allerdings mit 1-stelligen mAh Kapazitäten? nicht ganz, eine LiR2032 hat 53mAh und wird in RTC Module mit Diode und Rv 201 (200Ohm) geladen, die CR2032 hat 230mAh und das Modul sollte unbestückt von Diode und R ausgeliefert werden, manche Lieferanten halten sich dran, andere nicht. Ich habe immer nachgefragt ob die LiR im Lieferumfang ist (die Bilder gelten nicht, üblicherweise werden sie oft mir LiR gezeigt), wenn ja dann kamen die LiR in extra verschweissten Tütchen, einige Händler meinten sie dürfen sie nicht mehr per China Post verschicken was wohl so nicht stimmt. Jedenfalls LiR hier nachkaufen kostet ein vielfaches vom RTC Modul und die Diode und/oder R runterlöten ist nicht für jeden Bastler geeignet.
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Dirk D. schrieb: >Bernd K. schrieb: >> Der Trick dabei ist normalerweise dafür zu sorgen daß die Schaltung auch >> bei kleinster Eingangsspannung und auch wenn der Schaltregler >> durchgeschaltet ist nicht mehr Strom ziehen wird als die Quelle liefern >> kann. > >Hier geht es ja um Akku-Laden. Ein Akku zieht ja nicht unbegrenzt Strom, Ein Schaltregler, der die Spannung am Ausgang konstanthalten will funktioniert an ein Solarmodul nicht. Das Problem ist was der Regler am Eingang haben will. Wenn die Spannung am Eingang kleiner wird, will der Regler zum Ausgleich mehr Strom haben, die Folge ist, daß die Spannung noch kleiner wird. Dieser Teufelskreis geht dann bis zum Kurzschluß und das Solarmodul kann garkeine Energie mehr liefern.
Günter Lenz schrieb: > Ein Schaltregler ... > funktioniert an ein Solarmodul nicht ... > Regler zum Ausgleich mehr Strom ... > Folge ist ... > Spannung noch kleiner deswegen schlage ich für einen Step-up eine genügend hochohmige Induktivität vor.
Ingo S. schrieb: >deswegen schlage ich für einen Step-up eine genügend hochohmige >Induktivität vor. Das hilft aber auch nicht. Der Regler darf nicht die Spannung konstanthalten wollen und auch nicht den Strom konstanthalten wollen, man braucht einen Regler der eine Leistungsanpassung herstellt oder man macht es ohne Regler und schließt das Solarmudul direkt an, und parallel dazu eine Spannungsbegrenzung. Peter W. schrieb: >Nun meine Idee: Wandler an die Solarzelle, auf 3V eingestellt und ran an >die kleinen Akkus. Wenn die Zelle 3V hat und die Ladequelle auch 3V, dann fließt überhaupt kein Ladestrom.
Günter Lenz meinte im Beitrag #5452955: > Der Regler darf nicht die Spannung > konstanthalten wollen und auch nicht > den Strom konstanthalten wollen... Es funktioniert nicht einmal dann sicher, wenn der Regler beides konstant halten wollen kann / können will, also bei konstanter Ausgangs- Leistung - sofern nicht diese Ausgangsleistung in jedem Falle weniger ist, als das PV-Modul gerade liefern könnte ... Allgemein gesagt ist halt ein "stinknormaler" Wandler (Regelung des Ausgangs) i.A. entweder gar nicht, oder nur schlecht, geeignet. Man muß nun mal auf die eine oder andere Weise dafür sorgen, daß die Spannung und/oder der Strom am Eingang des Reglers "im grünen Bereich bleibt" - und das am besten unabhängig vom aktuellen Zellen-Betriebspunkt, also dahingehend variabel. "Spitze" ist echtes MPPT = Maximum Power Point Tracking. Welches nun mal immer die aktuell gerade maximal mögliche Leistung "ziehen kann", indem beide Parameter am Wandler-Eingang, also U und auch I, über ihr Produkt bewertet und festgelegt werden. Damit muß ein "normaler" Controller überfordert sein. Obwohl bestimmte Annäherungen an den MPP möglich sind, wenn man Messungen der aktuellen Werte (U, I) Zelle wenigstens in die Regelung / den Betrieb miteinbezieht. Die Diskussion über (durchaus teils mögliche) Funktion ohne, oder mit nur marginalen, solchen v.m.g. Sicherheits- Vorkehrungen (welche man völlig unterschiedlich realisieren kann - mit untersch. Eigenschaften) - bzw. das Posten jener Möglichkeiten in Form von Tipps - finde ich, ohne auf die exakten Un-Möglichkeiten dabei zu verweisen, wenig sinnvoll. (Sorry, das ist hier ja nicht das Thema. Aber wurde halt gemacht! ;-)
Günter Lenz schrieb: > Wenn die Spannung am Eingang > kleiner wird, will der Regler zum Ausgleich mehr Strom haben Das gilt für einen Step-Up Wandler, deshalb funktioniert der grundsätzlich nicht. Bei Step-Down gibt es unterschiedliche Meinungen bzw. Erfahrungen, wie hier diskutiert.
Hyperpower schrieb: > und das am besten unabhängig vom aktuellen Zellen-Betriebspunkt ...das am besten abhängig vom aktuellen PV-Betriebspunkt... Verzeihung, ich hoffe, das verwirrt nicht zu sehr. Dirk D. schrieb: > Günter Lenz schrieb: >> Wenn die Spannung am Eingang >> kleiner wird, will der Regler zum Ausgleich mehr Strom haben > > Das gilt für einen Step-Up Wandler, deshalb funktioniert der > grundsätzlich nicht. Bei Step-Down gibt es unterschiedliche Meinungen > bzw. Erfahrungen, wie hier diskutiert. Nein, das gilt für beide. Natürlich (!) zieht auch ein Boost am Eingang mehr Strom, wenn man die V_in verringert. Da unterliegst Du einem Mißverständnis. Welchem, würde ich gerne ergründen, um es zu "töten".
Günter Lenz schrieb: > Das hilft aber auch nicht. Der Regler darf nicht die Spannung > konstanthalten wollen und auch nicht den Strom konstanthalten > wollen, man braucht einen Regler der eine Leistungsanpassung > herstellt (#1) oder man macht es ohne Regler und schließt das > Solarmudul direkt an, und parallel dazu eine Spannungsbegrenzung (#2). Oder (#3) nen ordentlichen Kondensator an das Modul und den Wandler im "Hickup-Mode" betreiben: Unter einer "sinnvollen" Spannung schaltet der Wandler ab und erst nach deutlichem Spannungsanstieg wieder ein. Leistungsanpassung (#1) ist optimal, manchmal aber zu kompliziert. Spannunngsbegrenzung aka Shunt-Regler (#2) funktioniert super wenn die gewünschte Spannung nahe dem typischen MPP liegt. #3 lässt sich deutlich einfacher bauen als #1 und ist gegenüber #2 im Vorteil wenn die Zielspannung deutlich (Faktor 2) von der Spannung im MPP abweicht. Die Spannung im MPP hängt zwar von Temperatur und Bestrahlungsstärke ab. Glücklicherweise ist die Temperatur bei geringer Bestrahlungsstärke aber idR niedrigere. Die Effekte kompensieren sich also teilweise. Für ein 12V-Modul, z.B. bei 14V Wandler aus, bei 16.5V Wandler ein. Der MPP (ca. 17.5V) wird bei 1000W/qm und 20°C Modultemperatur damit zwar nie erreicht, das Modul wird aber sehr schnell wärmer sein und der MPP kommt in die Region um 16.5V. Die Einschaltschwelle muss halt auch bei mäßiger Bestrahlung (>100W/qm und 35°C Modultemperatur) zuverlässig erreicht werden. Alternativ auch den Wandler 1 Sek. nach dem abschalten wieder einschalten obwohl die Einschaltspannung noch nicht erreicht wurde.
Hyperpower schrieb: > Natürlich (!) zieht auch ein Boost am Eingang > mehr Strom, wenn man die V_in verringert. ...auch ein Buck! ... Ich sollte nach den Feierabendbieren evtl. nicht mehr posten. ;-)
Mit einem Sperschwinger lassen sich problemlos höhere Ausgangsspannungen erzeugen, als es die Eingangsspannung ist. Das Prinzip kommt einem Step-up schon recht nahe und findet auch Anwendung. Z.B. in diesen Solar-Balkonleuchten und in diversen LED-Taschenlampen. Natürlich spielt dabei Leistungsanpassung keine Rolle...aber was soll bei einer 40 x 40 mm Solarzelle mit 2,5 Volt Leerlaufspannung an Leistung angepasst werden ? Ich möchte nur wissen, ob ein so geringer Strom von wenigen Milliampere überhaupt geeignet ist, einen LiPo-Akku zu laden, oder ob der davon Schaden nimmt.
Ingo S. schrieb: > Ich möchte nur wissen, ob ein so geringer Strom von wenigen Milliampere > überhaupt geeignet ist, einen LiPo-Akku zu laden, oder ob der davon > Schaden nimmt. Da gilt "every little helps". Es schadet auch nicht die Zelle an der Ladespannung zu lassen, aussr die Zellen um die es hier geht sind anders als andere LiIons.
Hyperpower schrieb: > Da unterliegst Du einem > Mißverständnis. Welchem, würde ich gerne ergründen, um es zu "töten". Es ist so dass ich andere Erfahrungen gemacht habe. Im Moment bin ich immer noch der Meinung das liegt daran dass ein Li-Akku weder beliebig viel noch unabhängig von der Ladespannung Strom zieht. Der Strom geht ja bei Ladespannung=Ruhespannung gegen Null. Akzeptiert habe ich inzwischen lediglich dass ab einem gewissen Punkt keine Wandlung mehr stattfindet :)
Hyperpower schrieb: > Nein, das gilt für beide. Natürlich (!) zieht auch ein Boost am Eingang > mehr Strom, wenn man die V_in verringert... LT3652.
Hyperpower schrieb: >> Das gilt für einen Step-Up Wandler, deshalb funktioniert der >> grundsätzlich nicht. Bei Step-Down gibt es unterschiedliche Meinungen >> bzw. Erfahrungen, wie hier diskutiert. > > Nein, das gilt für beide. Natürlich (!) zieht auch ein Boost am Eingang > mehr Strom, wenn man die V_in verringert. Da unterliegst Du einem > Mißverständnis. Welchem, würde ich gerne ergründen, um es zu "töten". Dann such es mal bei dir. Die Eingangsspannung wird am durchgeschalteten Stepdown nicht unter die Ausgangsspannung fallen. Wenn da also ein 12V-Akku dranhängt, kann das Panel auch nicht unter 12V gezogen werden. Allerdings kann man sich den Wandler imo dann auch sparen, da er sowieso meist durchgeschaltet sein wird, also praktisch nix macht?
Ingo S. schrieb: >Natürlich spielt dabei Leistungsanpassung keine Rolle...aber was soll >bei einer 40 x 40 mm Solarzelle mit 2,5 Volt Leerlaufspannung an >Leistung angepasst werden ? Mit einer Leistungsanpassung will man erreichen, daß eine Quelle die maximal mögliche Leistung an eine Last abgibt. Es gibt zwei Betriebszustände wo die Leistungsabgabe Null ist. Einmal bei Kurzschluß, da fließt ein maximaler Strom, aber die Spannung ist Null, deshalb ist auch die Leistung Null. Und bei Leerlauf, da ist die Spannung maximal aber es fließt kein Strom, da ist die Leistung auch Null. Dazwischen wird Leistungs abgegeben. Leistungsanpassung herscht dann, wenn der der Innenwiderstand der Quelle gleich dem Lastwiderstand ist. Nun ist es aber bei einem Solarmodul so, das sich Spannung und Innenwiderstand dauernd ändern, je nach dem wie stark die Sonne draufscheind. Ohne Transformation kann dein Solarmodul, wenn es 2,5V liefert keine Leistung an dein 3V Akku abgeben.
batman schrieb: > Die Eingangsspannung wird am durchgeschalteten Stepdown nicht unter die > Ausgangsspannung fallen. Wenn da also ein 12V-Akku dranhängt, kann das > Panel auch nicht unter 12V gezogen werden. Er kommt aber unter Umständen nicht mehr hoch wenn die Sonne wieder zurückkommt weil er bei 12V mehr Strom ziehen muss als das Panel je hergeben kann und das Panel knickt ein auf 12V und bleibt da. Würde er mal kurz weniger Strom ziehen um dem Panel zu erlauben auf sagen wir mal 20V hochzugehen bräuchte er auf der Primärseite weniger Strom für die selbe Leistung. Auf die Idee beim Strom nachzulassen damit die Spannung hochgeht kommt er aber nicht von selbst weil er nicht ahnen kann daß er weniger ziehen muss um am Ende mehr rauszubekommen, das ist nicht Teil seines Regelkreises. Du brauchst mindestens einen Schaltwandler der versucht am Eingang ebenfalls eine bestimmte Spannung zu halten.
batman schrieb: > Die Eingangsspannung wird am durchgeschalteten Stepdown nicht unter die > Ausgangsspannung fallen. Wenn da also ein 12V-Akku dranhängt, kann das > Panel auch nicht unter 12V gezogen werden. Der Stepdown weiss aber beim Ansteigen der Eingangsspannung noch nicht, welche Ausgangsspannung er liefern soll. Daher schalten übliche Stepdowns wie der LM2576/2596 beim Hochfahren der Eingangsspannung schon bei wenigen Volt durch und ziehen dann den vollen Strom, was zum beschriebenen Effekt führt: Die Solarzelle kommt nicht hoch. Und eine langsam steigende Eingangsspannung ist nunmal dass Kennzeichen einer Solarzelle, wenn morgens die Sonne aufgeht. Eventuell kann man das verhindern, wenn man den Enable-Pin des LM2576/2596 mit einer Unterspannungsabschaltung versieht, die in etwa auf dem MPP-Punkt liegt. Oder man nimmt halt gleich einen dafür geeigneten Lade-IC: LT3652. Der hat Ladestrombegrenzung, Ladeendabschaltung, Erhaltungsladung und sogar einen Temparaturwächter für den Akku.
Karl schrieb: > beschriebenen Effekt führt: Die Solarzelle kommt nicht hoch. Wie hoch soll sie denn kommen? Sie fällt wie gesagt nicht unter die Akkuspannung und wenn man sie vernünftig dimensioniert, ist der MPP davon nicht weit entfernt und es gibt kein wirkliches Problem.
Noch ein paar Gedanken dazu. Ingo S. schrieb: >Natürlich spielt dabei Leistungsanpassung keine Rolle...aber was soll >bei einer 40 x 40 mm Solarzelle mit 2,5 Volt Leerlaufspannung an >Leistung angepasst werden ? Belaste mal deine Solarzelle die 2,5V Leerlaufspannung hat, mit einen einstellbaren Widerstand, und stelle ihn so ein, daß die Spannung um die Hälfte zurück geht. Es herscht nun Leistungsanpassung. Der nun eingestellte Widerstand entspricht dem Innenwiderstand der Solarzelle. Du kannst nun auch ausrechnen wieviel Leistung die Solarzelle liefert. Wenn du nun damit einen 3V Akku laden willst, brauchst du einen kleinen Wechselrichter der im Leerlauf 6V erzeugt, er darf keine Regelfunktion haben. Bei angeschlossenen Akku geht die Spannung auf 3V zurück. An der Solarzelle geht die Spannung auf 1,25V zurück. Es geht nun Leistung in den Akku rein.
Günter Lenz schrieb: > Ohne Transformation kann dein > Solarmodul, wenn es 2,5V liefert keine Leistung an dein 3V > Akku abgeben Die transformation geschieht mindestens über einen Sperrschwinger oder eben ein Step-up ( mit meinetwegen 100 Ohm / 10 uH Induktivität ). An die Solarzelle eine Leistungsregelung über einen MPP dran zu hängen, wird bei den mini-Zellen nicht funktionieren, weil der MC mit 2 Volt wahrscheinlich nix macht...falls er doch schon arbeitet, würde er aber den gesamten Energieertrag im rechnen erschöpfen und es bliebe wiederum keine "Leistung" für den Akku übrig, da die Zelle u.U. maximal 40 mW liefert.
Günter Lenz schrieb: > daß die Spannung um die Hälfte zurück geht. Es herscht nun > Leistungsanpassung. Der nun eingestellte Widerstand > entspricht dem Innenwiderstand der Solarzelle. Das gilt nur für Spannungsquellen mit linearem Innenwiderstand. Ein Solarmodul hat keinen linearen Innenwiderstand. Schau Dir bitte mal diverse Kennlinien an. Die MPP Spannung liegt bei etwa 70 bis 80% der Leerlaufspannung.
batman schrieb: > und wenn man sie vernünftig dimensioniert, ist der MPP > davon nicht weit entfernt und es gibt kein wirkliches Problem. Dann brauchst Du auch keinen DCDC-Wandler wenn auch ein stehengebliebener Wandler keinen Unterschied macht. Dann kannst Du ihn durch ein Stück Draht ersetzen und hast höhere Ausbeute. Und um ne einzelne Spielzeug-Zelle mit Spielzeug-Panel zu laden würd ich einfach das Panel so dimensionieren daß MPP ungefähr bei der Ladeschlussspannung ist und die Zelle direkt anschließen, zusammen mit ner Diode und nem Shuntregler. Dann bist Du immer irgendwo nördlich von 90%, besser wirds dann mit nem Schaltregler auch nicht, nur komplizierter. Und wenn das Problem groß genug ist (in Watt gemessen oder in Euros) oder die Energieausbeute irgendeine Rolle spielt dann werden wohl noch die paar Euro übrig sein irgendwo einen ordentlichen MPPT Laderegler aufzutreiben oder zumindest einen mit einstellbarer geregelter Eingangsspannung, oder einen zu bauen anstatt irgeneinen beliebigen China-Schaltregler zu nehmen der gar nicht für sowas vorgesehen ist weil er nicht wissen kann wieviel Strom er ziehen darf *und welche Eingangsspannung er mindestens halten soll*.
Das schrieb ich ja auch schon, etwas knapper. So ein Buck vor den Akku gesetzt, ist vielleicht nur ein billiger Überladeschutz. Wenn der Akku voll ist, und parallel Verbraucher betrieben werden, dürfte der Buck aber effizienter sein als ein Shuntregler, der Energie verheizt. Naja, machen würd ich das auch nicht so. Ich mag diese Elektrosmogger nicht.
batman schrieb: > als ein > Shuntregler, der Energie verheizt. Solange der Akku nicht ganz voll ist bleibt der Shuntregler kalt! Und je mehr Verbraucher noch mit dranhängen desto weniger oft oder lange ist der Akku voll und der Shuntregler bleibt noch öfter kalt. Der Shuntregler soll eigentlich nur den Akku schützen und die Energie verbraten die nicht abgenommen wird. Also je mehr Energie Du brauchst desto weniger hat der Schuntregler zu heizen. Und er sorgt wahrscheinlich auch noch dafür daß das Panel bei Nichtnutzung etwas kühler bleibt.
Ein leerlaufendes Panel wird durch Kurzschluß der Ausgänge gekühlt, sicher?
batman schrieb: > Allerdings kann man sich den Wandler imo dann auch sparen, da er sowieso > meist durchgeschaltet sein wird, also praktisch nix macht? Er begrenzt die Spannung und idealerweise den Strom. Das ist beim Akkuladen das wichtigste. Was ich gar nicht nachvollziehen kann ist warum der Wandler nicht mehr hochkommen sollte. Er kommt auf die Spannung bei der der Ladestrom den Solarstrom x den Wandlungsfaktor nicht übersteigt. Natürlich bedeutet das wenn Vmpp >> Ladespannung ist einen grossen Verlust. Das ist kein geeignetes Szenario, da braucht man halt MPPT. Aber es ist ausreichend um einen Akku zu laden mit einer Solarzelle deren Vmpp wenige V über der Ladespannung liegt und deren Voc entsprechend zu hoch ist.
batman schrieb: > Ein leerlaufendes Panel wird durch Kurzschluß der Ausgänge > gekühlt, > sicher? 17% der eingestrahlten Sonnenenergie wird in elektrische umgewandelt. Wenn man die nicht entnimmt muss sie doch irgendwo anders bleiben.
Elektrische Energie, ohne daß Strom fließt? Dann hab ich was verpaßt.
Dirk D. schrieb: > Was ich gar nicht nachvollziehen kann ist warum der Wandler nicht mehr > hochkommen sollte. Weil die Panelspannung unter der zu hohen Strombelastung in die Knie ist und erst wieder ansteigen wird wenn der Wandler endlich mal kurz aufzuhören würde mehr Strom ziehen zu wollen als das Panel selbt in der Mittagssonne zu liefern imstande wäre. Aber warum sollte der Wandler auch nur eine Millisekunde lang den Hahn zudrehen wollen? Für seine Regelschleife ist "länger auf == mehr Saft", er bekommt noch nicht genug Saft, also noch länger auf. Was, schon am Anschlag? Egal, lassen wirs am Anschlag und warten auf mehr Saft. Aber der kann niemals kommen. Es sei denn Du verringerst die Last und der Wandler beschließt es ist jetzt genug und macht zu. Dann schnalzt die Spannung am Panel wieder hoch. Deshalb nimmt man da keinen normalen Wandler sondern einen der für so etwas gedacht ist, der kann dann zusätzlich auch die Spannung an seinem Eingang regeln und macht zu wenn sie tiefer als der Sollwert fällt und lässt lieber den Ausgang einbrechen.
batman schrieb: > Elektrische Energie, ohne daß Strom fließt? Dann hab ich was > verpaßt. Hol Dir nen Kaffee und lies es nochmal ganz langsam und in Ruhe sinnentnehmend. Ich helf Dir mal indem ich ein Wort hinzufüge: > 17% der eingestrahlten Sonnenenergie wird in elektrische umgewandelt. > Wenn man die nicht entnimmt muss die Energie doch irgendwo anders bleiben. Besser jetzt?
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Also wenn ich eines sagen kann, dann, dass man bei winzigen Leistungen selten mit Leistungsanpassung fährt. Bei wenigen µA muss man eine MPPT erst einmal hinbekommen - die darf ja nicht mehr brauchen, als Energie erzeugt wird ;-) Als Alternative zum LTC4070 kann ich noch den hier anbieten: LTC3105: http://www.analog.com/en/products/power-management/energy-harvesting/ltc3105.html Ich habe mal einen Goldcap-Charger damit umgesetzt. Der hat eine Art pseudo-MPPT, und kann mit winzigen Spannungen und Strömen umgehen. Das Teil hat eigentlich nur eine Eingangsspannungsregelung, die man auf jede Solarzelle anpassen kann, und eine einstellbare Ausgangsspannung. Die Auslegung ist etwas aufwändiger. Die Lösung mit dem LTC4070 ist gleichwertig, nur muss man hier eben die Solarzelle auf den Akku anpassen. Dafür ist die Schaltung Simpler. und alles was über 500nA geht, landet im Akku. das heißt: Schon ab 0,6µA (!) wird der Akku geladen. Das schafft keine Boost-Schaltung. Manchmal ist es halt einfacher, eine Solarzelle mit mehr Spannung zu nehmen, als sich das Gehampel mit dem Step-Up anzutun.
Bernd K. schrieb: >> 17% der eingestrahlten Sonnenenergie wird in elektrische umgewandelt. >> Wenn man die nicht entnimmt muss die Energie doch irgendwo anders bleiben. > > Besser jetzt? Äh, nö. Richtig wäre wohl, bis zu 17% KANN in elektrische Energie umgewandelt werden. Dazu muß aber Strom fließen, sonst ist E = UIt = 0.
batman schrieb: > Wenn der Akku voll ist, und parallel Verbraucher > betrieben werden, dürfte der Buck aber effizienter sein als ein > Shuntregler, der Energie verheizt. Entweder die Solarzelle liefert gerade ausreichend Strom, um die Schaltung zu versorgen. Dann schaltet der Regler auf Durchgang - oder auf 95% DC, weil viele der Regler darauf begrenzt sind. Dann kannst Du aber auch einen Draht dazwischenschalten. Oder die Solarzelle liefert mehr Strom als die Schaltung benötigt. Dann kommt die Solarzelle aus der Begrenzung raus und der Regler wandelt*. Nur wofür? Es ist ja ausreichend Strom vorhanden. Ob der in der Solarzelle verheizt wird oder in einem Shuntregler ist egal. *) Das gilt nicht für das Akkuladen mit möglichst hohem Strom, siehe oben.
Auf meinem Fensterbrett lädt eine Spielzeug-Solarzelle einen Superkondensator. Der Kondensator ist mit C = 5 Farad ausgewiesen und einem Serienwiderstand von R = 3 Ohm. Die Solarzelle liefert im Leerlauf eine Spannung von U = 2,5 Volt und erzeugt bei Sonneneinstrahlung einen Kurzschlussstrom von 25 mA . Der Kondensator wird über eine Schottky-Diode ( BAT48 ) geladen. Nach etwa 40 Minuten ist der Kondensator auf eine Spannung von U = 2,28 Volt aufgeladen. Diese Spannung bleibt seit 5 Tagen konstant, während dessen der gesamte Aufbau unverändert in der Sonne liegt. Jetz ist es so, daß die Solarzelle garantiert mindestens einmal während des Ladezyklus ihren MPP durchlaufen muss. Die Ladezeit für den Kondensator errechnet sich aus tau = R * C mit 3 Ohm * 5 Farad zu 15 s Nach 5 * tau ist der Kondensator nahezu vollständig geladen. Das entspricht also 75 s Ladezeit. ( Das bezieht sich aber nur auf das Laden mit einer Spannungsquelle mit genügend Leistung bei U = 2,28 Volt) Aus der U/I-Ladekurve des Kondensators lässt sich ableiten, daß bei 2 * tau der Kondensator die größte Leistung auf nimmt. Die Spannung zum Zeitpunkt 2tau ( = 30 sekunden ) beträgt U = 1,97 Volt . Dabei fließt ein Ladestrom von I = 103 mA ( der Serienwiderstand des Kondensators begrenzt den anfänglichen Kurzschlussstrom beim Laden auf 760 mA ) Bei der Spielzeug-Solarzelle fließt ein Kurzschlussstrom von 25 mA, was einem Widerstand ( bei U = 2,28 Volt von ) von R = 91,2 Ohm entspricht. Dazu addiert sich der Serienwiderstand des Kondensators mit R = 3 Ohm zu insgesamt R = 94,2 Ohm. Das daraus errechenbare tau entspricht tau = 94,2 Ohm * 5 Farad = 471 s Die Gesamtladezeit beträgt also 5 * 471 s = 2355 Sekunden ( ~ 39 Minuten ! ) Auch hierbei gilt, daß nach 2* tau das Leistungsmaximum in den Kondensator gelagt, wobei die Spannung eben U = 1,97 Volt beträgt. Der dabei fließende Ladestrom entspricht I = 3,4 mA So ergibt sich für das Spielzeug-panel ein MPP von Pmpp = 6,7 mW , weil es physikalisch bedingt so sein muss, daß die Solarzelle dann ihre höchste Leistung abgibt, wenn der Kondensator seine höchste Leistung auf nimmt.
batman schrieb: > Ein leerlaufendes Panel wird durch Kurzschluß der Ausgänge gekühlt, > sicher? Nein, nicht durch Kurzschluss. Aber durch Belastung. batman schrieb: > Elektrische Energie, ohne daß Strom fließt? Dann hab ich was verpaßt. Der Strom fließt in der Solarzelle. Schau Dir mal das Ersatzschaltbild an. batman schrieb: > Richtig wäre wohl, bis zu 17% KANN in elektrische Energie > umgewandelt werden. Es wird immer 17% in elektrische Energie umgewandelt. Nur wird diese bei Leerlauf oder bei Kurzschluss innerhalb der Zelle verbraucht. Ich hab das mal bei Qcells nachgefragt, weil mir das auch erst komisch vorkam: Eine Solarzelle wandelt ja einen Teil der Lichtenergie in elektrische Energie und einen Teil in Wärme um. Belaste ich die Zelle, entnehme ich Energie. Wo bleibt diese Energie, wenn ich die Zelle nicht belaste? Folgende Möglichkeiten: 1. Es wird weniger Licht absorbiert. Dann müsste eine unbelaste Zelle heller erscheinen. Das ist offensichtlich nicht der Fall. 2. Die Quantenausbeute ändert sich signifikant, nämlich von 17% auf 0%. Da müsste sich das Halbleitermaterial verändern. Das ist offensichtlich nicht möglich. Bleibt nur: 3. Es wird mehr Energie in Wärme umgewandelt, sprich eine unbelastete Zelle ist wärmer als eine belastete Zelle. Da sich die Absorption nicht ändert - sonst würde die Zelle dunkler werden - kann das nur über den Umweg der elektrischen Energie geschehen. Und tatsächlich ist es so, dass eine belastete Zelle kühler ist als eine unbelastete oder kurzgeschlossene Zelle. Beim Kurzschluss ist klar: Es wird extern keine Energie umgesetzt, die zusätzliche Erwärmung erfolgt über den Stromfluss durch den Innenwiderstand der Zelle. Bei Leerlauf ist es etwas schwerer zu verstehen: Die Zellenspannung steigt an, bis die Durchlassspannung des PN-Überganges erreicht ist. Dann fließt ein Strom innerhalb der Zelle, welcher einen weiteren Spannungsanstieg verhindert und gleichzeitig die Zelle erwärmt. Physikalisch: Die durch den inneren photoelektrischen Effekt getrennten Ladungsträger rekombinieren in der PN-Zone wieder.
Karl schrieb: > Oder die Solarzelle liefert mehr Strom als die Schaltung benötigt. Dann > kommt die Solarzelle aus der Begrenzung raus und der Regler wandelt*. > Nur wofür? Es ist ja ausreichend Strom vorhanden. Ob genug Strom vorhanden ist, hängt aber auch vom Wandlerverhalten ab. Deshalb nimmt man ja MPPT. Ein Wandler kann sich dem MPP nähern, da er eine variable Eingangsspannung hat. Wenn z.B. eine Lastphase auf eine Leerlaufphase folgt, wird der Buck hier die optimale Eingangsspannung einstellen, der Shuntregler kann das nicht. Wieviel das unterm Strich bringt, ist ne andere Frage.
Hallo "Bei Leerlauf ist es etwas schwerer zu verstehen: Die Zellenspannung steigt an, bis die Durchlassspannung des PN-Überganges erreicht ist. Dann fließt ein Strom innerhalb der Zelle, welcher einen weiteren Spannungsanstieg verhindert und gleichzeitig die Zelle erwärmt. Physikalisch: Die durch den inneren photoelektrischen Effekt getrennten Ladungsträger rekombinieren in der PN-Zone wieder." Wäre dann nicht eigentlich möglich und sinnvoll ein "Sandwich" aus Photovoltaik aka "Solarzelle" und (nicht optimalen) Solarkollektor zu bauen? Nicht optimal weil es die Solarzelle halt gern kühl hat und zusätzliche thermische Isolation kontraproduktiv wären - aber die sowieso entstehende störende Erwärmung könnte doch mit einer Wasserkühlung (aber Pumpenenergie notwendig...)genutzt werden der Wirkungsgrad der Solarzelle steigt ein wenig und das Kühlwasser wird für sinnvolle Verwendung erhitzt. Da ich bestimmt nicht der erste mit dieser Idee bin muss es in der Praxis aber Hindernisse geben die gegen ein "Sandwich" sprechen. Negative Energiebilanz? (Pumpe benötigt Energie) Zu geringe Wassererwärmung? - Aber doch schon eine Erwärmung von z.B. 15°C auf 30°C würde doch schon was bringen - oder müssen es aus technologischen Gründen immer direkt 60°C und mehr sein? Oder liegt es ganz simpel daran das es zu teuer ist? Jemand
batman schrieb: > Wenn z.B. eine Lastphase auf eine > Leerlaufphase folgt, wird der Buck hier die optimale Eingangsspannung > einstellen, der Shuntregler kann das nicht. Idealerweise legst Du die Anlage so aus daß zu jedem Zeitpunkt immer die maximale Leistung aus dem Panel entnommen wird die dieses herzugeben vermag. Notfalls indem ein dicker Akku geladen wird der niemals ganz voll ist. In den Phasen in denen Du überhaupt keine Verwendung für die Energie hast ist der Wirkungsgrad des Panels oder anderer Komponenten vollkommen Banane. Leerlauf muss man also gar nicht betrachten. Bestenfalls das Verschieben des MPP bei unterschiedlicher Sonneneinstrahlung. Es gibt also immer nur exakt genau 2 Zustände: * Vollast (möglichst nah am MPP) * oder Energie im Überfluss, Wirkungsgrad belanglos.
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Hmm, daß du eine Teilbelastung oder wechselnde Last jeglicher Solaranlage generell ausschließt, halte ich für wenig realistisch, aber egal. Fakt ist doch, daß ein Panel mit Wandler mehr Strom liefern kann als mit bloßem Shuntregler bei gleicher Ausgangsspannung. Prinzip MPPT. Nimmt man einen Buck, wird er im Worst Case immer auf die Ausgangsspannung runterziehen. Das entspricht dann der Effizienz mit Shuntregler. Ansonsten ist der Buck im Vorteil.
batman schrieb: > Hmm, daß du eine Teilbelastung oder wechselnde Last jeglicher > Solaranlage generell ausschließt, halte ich für wenig realistisch, aber > egal. Tu ich doch gar nicht? Teillast ist mit Fall 2 abgedeckt: "Energie im Überfluss, Wirkungsgrad belanglos"
batman schrieb: > Das entspricht dann der Effizienz mit Shuntregler. > Ansonsten ist der Buck im Vorteil. Im "Ansonsten"-Fall ist der Vorteil aber belanglos weil in diesem Betriebszustand der Wirkungsgrad sowieso keine Rolle spielt. Der Shunt-Regler hat nur den Nachteil daß er extrem viel Wärme produziert. Aber diese Wärme ist zum Glück vollkommen kostenlos, jedes einzelne Joule ist ein Joule das Du eh nicht gebraucht hättest, ob Du es jetzt im Panel verheizt oder im Shunt spielt in dem Moment keine Rolle. Jedoch hat er den Vorteil das Panel bei Teillast oder Nichtbenutzung kühler zu halten so daß es mehr leistet wenn man danach wieder auf Vollast geht. Und wenn Du wirklich alles rauskitzeln willst besorgst Du Dir einen richtigen MPTT Wandler mit >90% Wirkungsgrad, einen der richtig trackt, kein pseudo mit fest eingestellter Spannung.
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Bernd K. schrieb: > Im "Ansonsten"-Fall ist der Vorteil aber belanglos weil in diesem > Betriebszustand der Wirkungsgrad sowieso keine Rolle spielt. Welcher Betriebszustand? Wenn die Eingangsspannung höher ist als die Ausgangsspannung und der Wandler runterwandelt um den Strom zu erhöhen, ist das so ziemlich der normalste Betriebszustand einer Solaranlage.
batman schrieb: > Welcher Betriebszustand? Der Betriebszustand in dem Du keine Verwendung mehr für die überschüssige Energie hast, der Betriebszustand in dem Du 100W abnimmst und 900W ungenutzt auf dem Dach verheizt werden. Spreche ich chinesisch?
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batman schrieb: > Wandler runterwandelt um den Strom zu erhöhen, > ist das so ziemlich der normalste Betriebszustand einer Solaranlage. Ich spreche von einer Anlage bei der die Panelspannung so dimensioniert ist daß sie zur Akkuspannung passt. Da muss man gar nix wandeln und erreicht nahe 100%. Vor allem bei kleinen Anlagen wie denen um die es hier im Thread geht wo der Wandler allein schon den halben Strom frißt den das winzige Spielzeugpanel liefert und dann trotzdem nicht wandeln sondern nur durchschalten würde weil er die Eingangsspannung nicht halten kann weil der falsche Typ von Wandler gekauft wurde. Von so einer Anlage spreche ich. Da machst Du einen Shuntregler dran und fertig ist die Laube.
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Es ging ja um eine Prinzipfrage, die von der Größe der Anlage unabhängig ist. Aber gut, isses eben egal, weil die Anlage so klein ist, kann ich mit leben.
Jemand schrieb: > Wäre dann nicht eigentlich möglich und sinnvoll ein "Sandwich" aus > Photovoltaik aka "Solarzelle" und (nicht optimalen) Solarkollektor zu > bauen? Nein. Den Grund hast Du schon selbst geliefert. Mein Kollektor liegt momentan bei 80°C, trotz bewölktem Himmel. Ist der Speicher fast voll, geht auch bis 100°C hoch. Deine Solarzelle will das nicht. Deswegen packen sich die Leute auch diese häßlichen Aufdach-Module aufs Dach, weil Indach schlechter hinterlüftet und damit gekühlt wird.
batman schrieb: > Welcher Betriebszustand? Wenn die Eingangsspannung höher ist als die > Ausgangsspannung und der Wandler runterwandelt um den Strom zu erhöhen, > ist das so ziemlich der normalste Betriebszustand einer Solaranlage. Du gehst von der falschen Annahme aus, dass ein Solarpanel eine Spannungsquelle ist. Es ist aber eine Stromquelle, deren Strom von der Beleuchtungsstärke abhängt. Sie dir mal die Kennlinien von Solarzellen an. Die Leerlaufspannung ist fast unabhängig von der Beleuchtung, nützt aber nichts, da sie im Leerlauf nichts bringt. Die Spannung unter Stromabgabe wird von der Last bestimmt, beim Laden von Akkus von deren Ladezustand. Wenn die Ladeendspannung des Akkus im richtigen Verhältnis (70-80%)zur Leerlaufspannung des Panels steht, ist ein Wandler unnötig und bringt nur Verluste.
batman schrieb: > Fakt ist doch, daß ein Panel mit Wandler mehr Strom liefern kann als mit > bloßem Shuntregler bei gleicher Ausgangsspannung. Prinzip MPPT. Erstens: Musst Du dann auch einen richtigen MPPT nehmen und nicht einen stino Schaltregler, weil dieser genau wieder das Problem des Runterziehens hat. Und zweitens ist das nur sinnvoll, wenn man die Leistung auch verwerten kann, sprich damit einen Akku laden. Oder irgend einen beliebigen Speicher, z.B. auch einen Warmwasserspeicher. Aber übliche Elektronik verlangt eine spezifische Leistung, und wenn diese Leistung nicht geliefert werden kann, gehts halt nicht, auch nicht mit MPPT, wenn diese Leistung geliefert werden kann gehts, und dann kannste die überschüssige Leistung verheizen. Es gibt einen kleinen Zwischenbereich, bei dem ein MPPT Regler bei 17V Solarspannung genug Strom liefern könnte, um die 12V Schaltung zu betreiben, aber ein Shuntregler, der die Zelle auf 12V runterzieht nicht genug Strom liefern würde. Allerdings ist dieser Bereich verglichen mit dem Leistungsbereich der Zelle von bewölktem Himmel bis voller Sonne so vernachlässigbar, dass man darauf nicht vernünftig dimensionieren kann.
Jobst Q. schrieb: > Wenn die Ladeendspannung des Akkus im richtigen Verhältnis (70-80%)zur > Leerlaufspannung des Panels steht, ist ein Wandler unnötig und bringt > nur Verluste Da stelle ich die Frage, wann denn ein Akku schneller die Ladeschlussspannung erreicht. Mit MPPT - oder ohne ?
Ingo S. schrieb: > Da stelle ich die Frage, wann denn ein Akku schneller die > Ladeschlussspannung erreicht. > Mit MPPT - oder ohne ? Kommt auf den Wirkungsgrad des Wandlers an. Er müsste wohl schon deutlich besser als 95% sein und den MPP wirklich perfekt tracken um da noch minimal was rauszureißen oder wenigstens Gleichstand zu erreichen.
Ingo S. schrieb: > Da stelle ich die Frage, wann denn ein Akku schneller die > Ladeschlussspannung erreicht. > Mit MPPT - oder ohne ? In dem Fall mit MPPT natürlich, sofern der Wandler den Akku mit beliebig Strom zuknallen kann. Das war aber nicht die ursprüngliche Aussage von batman. Da ging es um einen stino Buckregler, und der bringt hier nichts, weil er das Panel eben nicht auf dem MPP hält, sondern versucht so viel Strom wie möglich zu liefern und dabei das Panel runterzieht. Hier ist er dann nicht effizienter als ein Shuntregler.
Karl schrieb: > Hier ist er dann nicht > effizienter als ein Shuntregler. Er wäre sogar wesentlich ineffizienter denn wenn Du einen geeigneten (MPPT) Buck-Regler nehmen willst verschaltest Du die Solarzellen so daß die Panelspannung (der MPP) auch im ungünstigsten Fall immer etwas höher ist als die Akku ladeschluß-Spannung (wegen Buck!), du schaltest also deutlich mehr Solarzellen in Reihe. Wenn dann der Regler sich als doch nicht solarfähig entpuppt und voll durchschaltet ist das Endergebnis schlechter als wäre die Panelspannung schon von vornherein an den Akku angepasst gewesen und der Akku würde direkt dranhängen.
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Ingo S. schrieb: > Da stelle ich die Frage, wann denn ein Akku schneller die > Ladeschlussspannung erreicht. > Mit MPPT - oder ohne ? Das hängt zum einen vom Wirkungsgrad des MPPT ab,wie Bernd schon sagte. Zum anderen aber auch vom Akku. Bei einem Akku mit großer Spannungsdifferenz (zB Blei)lohnt sich ein MPPT eher als bei einem mit relativ konstanter Spannung wie LiFePO4. In der Praxis ändert sich die MPP-Spannung abhängig von der Einstrahlung nur wenig. Bei gleicher Temperatur ist sie bei geringer Beleuchtung etwas kleiner. Das wird aber durch die Temperaturabhängigkeit mehr oder weniger aufgehoben, das Panel bleibt kühler, das erhöht die MPP-Spannung.
Karl schrieb: >> Mit MPPT - oder ohne ? > > In dem Fall mit MPPT Bernd K. schrieb: > Er wäre sogar wesentlich ineffizienter so denke ich auch. Bei einer Regelung zum MPP wird bei konstanter Sonneneinstrahlung auch ein konstanter Ausgangsstrom aus dem ( idealen )Regler kommen. Das hat einen linearen Anstieg der Akkuspannung zur Folge. Beim Laden ohne MPP verläuft die Lade-Spannungskurve des Akkus parabolisch. Die Flächendifferenz unter den beiden Funktionsgrafen entspricht daher dem Verlust an zugeführter Energie je Zeit. Es gilt zu berücksichtigen, daß der Akku ENERGIE speichert - aber nicht Leistung. Deshalb lädt ein Akku ohne MPPT schneller, weil er keinen Verbraucher darstellt. Einzig die Verlustleistung des Innenwiderstandes nimmt Einfluss auf die Bilanz.
Ingo S. schrieb: > Deshalb lädt ein Akku ohne MPPT schneller, weil er keinen Verbraucher > darstellt. Wow, das ist ja mal eine interessante Schlussfolgerung.
Ingo S. schrieb: >Deshalb lädt ein Akku ohne MPPT schneller, weil er keinen Verbraucher >darstellt. Dieser Satz ist unverständlich. Nach deiner Meinung haben also MPPT keinen Nutzen? Und warum werden sie dann hergestellt? Hier ist es ganz gut erklärt. https://de.wikipedia.org/wiki/Maximum_Power_Point_Tracking
Ingo S. schrieb: > Das hat einen linearen Anstieg der Akkuspannung zur Folge. > Beim Laden ohne MPP verläuft die Lade-Spannungskurve des Akkus > parabolisch. Der Denkfehler bzw. Erfahrungsmangel ist wohl hier, daß in der Praxis des Solarladens die Akkuspannung sich kaum bewegt. Es geht darum, den (viel größeren) Hub des MPP zu kompensieren.
Ingo S. schrieb: > Es gilt zu berücksichtigen, daß der Akku ENERGIE speichert - aber nicht > Leistung. > Deshalb lädt ein Akku ohne MPPT schneller, weil er keinen Verbraucher > darstellt. > Einzig die Verlustleistung des Innenwiderstandes nimmt Einfluss auf die > Bilanz. Ich glaub Du brauchst erst noch schnell nen Crashkurs in Elektrotechnik denn das was Du da geschrieben hast ergibt nicht den geringsten Sinn. Und zwar weder vorwärts noch rückwärts gelesen. Und auch nicht auf dem Kopf stehend, nein auch dann nicht.
Karl schrieb: > Das war aber nicht die ursprüngliche Aussage von batman. Da ging es um > einen stino Buckregler, und der bringt hier nichts, weil er das Panel > eben nicht auf dem MPP hält, sondern versucht so viel Strom wie möglich > zu liefern und dabei das Panel runterzieht. Da liegt anscheinend dein Irrtum. Ein Buck versucht nicht, soviel Strom wie möglich zu ziehen, sondern eine Sollspannung zu erreichen. Ist diese erreicht, wird der Strom gedrosselt. So kann die Panelspannung zumindest zeitweilig näher am MPP liegen als ohne Regler, was einen Vorteil darstellt.
batman schrieb: > Da liegt anscheinend dein Irrtum. Ein Buck versucht nicht, soviel Strom > wie möglich zu ziehen, sondern eine Sollspannung zu erreichen. Ähm, wenn Du einen AKKU laden willst, dann liegt die Akkuspannung logischerweise unter der Sollspannung, denn sinnvollerweise wählt man die Sollspannung entsprechend der Ladeendspannung. Und dann zieht ein üblicher Buck wie der 2576 / 2596 natürlich so viel Strom wie möglich bzw. wie seine interne Strombegrenzung hergibt, denn er soll ja möglichst schnell auf die Sollspannung kommen. Und dabei zieht er natürlich das Panel runter bzw. hält es unten, wenn die Spannung am Panel langsam ansteigt. Der Buck kommt erst in den MPP, wenn der Akku so voll ist, dass die Sollspannung erreicht wird und weniger Strom fließt. Dann isses aber auch egal. Das Gleiche gilt auch für andere Verbaucher als Akkus. Auch hier wird der Buck versuchen, den Ladekondensator möglichst schnell vollzuknallen um auf die Sollspannung zu kommen. Und dabei zieht er maximal möglichen Strom. Genau das macht der LT3562 anders: Er liefert genau so viel Ausgangsstrom, dass der Eingang im MPP bleibt, dabei maximal den eingestellten Ladestrom und maximal bis zur Ladeendspannung. Es kann durchaus sein, dass dabei bei Bewölkung nur 10% des Ladestroms fließen, aber dafür mit optimaler Ausnutzung der Zelle im MPP.
Du begrenzt dich da auf eine spezielle Solaranwendung und Konfiguration. Davon kannst du aber eben keine allgemeine Aussage ableiten, die für alle gilt. Mal ein anderes Gegenbeispiel: Jemand kommt auf die Idee, sein Mobilgerät mit einem Solarpanel zu laden (ja, soll es schon gegeben haben). Auf seinem Handy steht 5V/1A, auf seinem Panel 9V. Kannst auch bel. andere Werte einsetzen. Versuch 1) Er schließt das Panel direkt ohne Wandler an. Das Handy sagt MÖÖÖÖP! :-( Reicht offenbar nicht zum Laden. Versuch 2) Nun klemmt er einen 5V-Buck-Wandler zwischen Handy und Panel. Oh, das Handy lädt, obwohl nicht mehr Sonne scheint als vorher. Ein Wunder? Oder gibt es vielleicht doch eine technische Erklärung? Oder ist es vielleicht gar kein Vorteil, weil er mit einem geladenen Handy bloß seine Zeit verdatteln wird? :)
batman schrieb: > Da liegt anscheinend dein Irrtum. Ein Buck versucht nicht, soviel Strom > wie möglich zu ziehen, In der Konfiguration als Laderegler (Konstantspannung) wird er in der Hauptladephase versuchen soviel Strom zu ziehen wie die Quelle hergibt, koste es was es wolle, er wird voll durchschalten weil er mit aller Gewalt den halbvollen Akku auf 4.2V hochheben will (und es nicht erreicht). Die Strombegrenzung macht dann das Panel. Die Akkus sind so ausgelegt daß sie den Strom aushalten. Der Buck-Regler kann während dieser Ladephase durch ein Stück Draht ersetzt werden (das würde auch weniger Eigenverbrauch haben). Der Einzige Vorteil den dieser Aufbau gegenüber Shunt- oder Längsregler hat ist der daß wenn der Akku in die letzte Ladephase eintritt wo der Buck langsam runter regeln muss weil die Sollspannung am Akku schon mit weniger Strom erreicht wird ist der daß beim Schaltregler kein Bauteil heiß wird. Erst wenn wir in diese Ladephase eintreten wird der (nicht-MPPT-)Buck überhaupt anfangen zu takten und zu regeln, vorher nicht. Der Nachteil ist der daß der Buck unter Umständen mehr Eigenverbrauch hat als ein LTC4070 Shuntregler, gerade bei so kleinen Panels wie hier bei denen man jedes Milliampere zweimal umdrehen möchte. In beiden Fällen dimensionierst Du es so daß MPP die meiste Zeit über bei ungefähr 4V liegt oder einem Vielfachen davon je nach Verschaltung der Li-Ion-Zellen. Wenn Du es mit 3 bis 4 stelligen Watt zu tun hast fängst Du an über richtige gute MPPT mit hohem Wirkungsgrad nachzudenken weil Shunt-Laderegler dann langsam unhandlich wird. Und billige PWM-Laderegler¹ machen die Li-Ion kaputt. __ ¹ Billiger PWM-Laderegler == Buck-Konverter bei dem man vergessen hat die Induktivität und die Schottky einzubauen und deswegen nur ein drittel so viel kostet, aber dafür dreckige Rechtecke am Ausgang produziert deren Scheitelwert die Spezifikation von Li-Ion-Akkus verletzt.
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batman schrieb: > Mal ein anderes Gegenbeispiel: > Jemand kommt auf die Idee, sein Mobilgerät mit einem Solarpanel zu laden > (ja, soll es schon gegeben haben). Auf seinem Handy steht 5V/1A, auf > seinem Panel 9V. Wenn er das ohne Schaltregler anschließen will braucht er ein Panel mit MPP bei 5V. Wenn es mit einem 9V Panel und einem normalen Buck funktioniert nutzt er nicht die volle Leistung des Panels, bestenfalls die Hälfte davon. Wenn er die Last langsam hochdreht kommt er ganz kurz mal am MPP vorbei und dann machts "schwupp" und der Buck schaltet voll durch und kommt da erst wieder raus wenn Du die Last abklemmst. Oder Du bist bei 80%, Spannug noch leicht über dem MPP, eine Wolke kommt und "schwupp": Eingebrochen und kommt nicht mehr hoch. Probiers aus. Wenn Du auf Teufel komm raus einen Schaltregler willst dann brauchst Du einen der die Eingangsspannung regelt. Passende Bausteine wurden schon vorgeschlagen. Alles andere geht nicht stabil oder nur extremst ineffizient weil Du nur die halbe Leistung entnehmen kannst bevor er instabil wird und Du also doppelt soviel Panelfläche brauchst als eigentlich nötig. -- Vielleicht kann sich ja mal jemand erbarmen und eine Simulation erstellen wo man das schön sehen kann.
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Bernd K. schrieb: > Wenn er das ohne Schaltregler anschließen will braucht er ein Panel mit > MPP bei 5V. Es gibt aber in der Realität leider kein Panel mit einem konstanten MPP. Das scheint auch das kleine aber entscheidende Detail zu sein, das in deinen ganzen Beiträgen als Grundlage fehlt. Der MPP eines 9V-Panels kann im Winter oder bei bewölktem Himmel, also in unseren Breiten die meiste (Tages-)Zeit um 5V liegen. Bei guter Bestrahlung vielleicht um 7,5V. Also was nehmen wir?
batman schrieb: > Ein Wunder? Oder gibt es vielleicht doch eine technische Erklärung? Oder hast Du das einfach nur erfunden? Wäre die naheliegendste Erklärung. batman schrieb: > Der MPP eines 9V-Panels kann im Winter oder bei bewölktem Himmel, also > in unseren Breiten die meiste (Tages-)Zeit um 5V liegen. Bei guter > Bestrahlung vielleicht um 7,5V. Schau Dir doch bitte einfach mal die Kennlinien von Solarzellen an, bevor Du hier weiter Werte erfindest. Wenn der MPP auf 5V runter ist, liefert das Panel nur so wenig Strom, dass Du damit eh kein Handy laden kannst. Du kannst bestenfalls den Akku einer Powerbank ganz langsam laden, und dann daraus Dein Handy füllen. Sorry, vielleicht könntest Du einfach mal den Gedanken akzeptieren, dass Du Dich mit Deiner Theorie zum Buckregler verfahren hast, statt immer neue abstrusere Ideen zu fabrizieren.
Karl schrieb: > atman schrieb: >> Ein Wunder? Oder gibt es vielleicht doch eine technische Erklärung? > > Oder hast Du das einfach nur erfunden? Wäre die naheliegendste > Erklärung. Äh ja, erwischt. Ein Beispiel, das ich "erfunden" habe. :) Damit willst du wohl sagen, daß es für dich tatsächlich ein Wunder wäre und du sonst keine Erklärung dafür finden würdest - trotz seitenlanger Hilfestellung. Ok, dann ist da wohl Hopfen und Malz verloren aber man kann nicht sagen, daß ich es nicht versucht hätte.
batman schrieb: > Äh ja, erwischt. Ein Beispiel, das ich "erfunden" habe. :) > > Damit willst du wohl sagen, daß es für dich tatsächlich ein Wunder wäre > und du sonst keine Erklärung dafür finden würdest Wie sollte er auch wenn Du physikalisch unmögliche Geschichten erfindest? > - trotz seitenlanger > Hilfestellung. Ok, dann ist da wohl Hopfen und Malz verloren aber man > kann nicht sagen, daß ich es nicht versucht hätte. Streng dich mehr an, mach Versuchsaufbauten, systematische Messungen, notfalls auch Simulationen um es besser zu verstehen, noch ist nicht Hopfen und Malz verloren, versuch es weiter, eines Morgens wachst Du auf und hast es verstanden.
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Ingo S. schrieb: > Bei einer Regelung zum MPP wird bei konstanter Sonneneinstrahlung auch > ein konstanter Ausgangsstrom aus dem ( idealen )Regler kommen. > Das hat einen linearen Anstieg der Akkuspannung zur Folge. Ein Akku ist kein Kondensator. Was mit einem konstanten Strom linear ansteigt,ist nicht die Spannung, sondern der Ladezustand. Bei LiFePO4 zB ist die Spannung über einen breiten Bereich des Ladezustands fast konstant. Siehe Ladekennlinie. > Beim Laden ohne MPP verläuft die Lade-Spannungskurve des Akkus > parabolisch. Bei gleicher Einstrahlung ist eine Solarzelle eine Konstantstromquelle und hat damit denselben Effekt. Eine Wirkung hat der MPP-Regler nur bei Änderung der MPP-Spannung und die ist relativ selten.
Günter Lenz schrieb: > Nach deiner Meinung haben also MPPT keinen Nutzen? sowas habe ich nirgends auch nur Ansatzweise erwähnt ! batman schrieb: > Denkfehler bzw. Erfahrungsmangel Ja. Bernd K. schrieb: > brauchst erst noch schnell nen Crashkurs in Elektrotechnik Durchaus. Deswegen bin ich hier - um was zu lernen. Jobst Q. schrieb: > Was mit einem konstanten Strom linear ansteigt,ist nicht die Spannung, > sondern der Ladezustand Ja stimmt. Da Strom mal Zeit der zugeführten Ladungsmenge entspricht. Diesen meinen Denkfehler habe ich zu spät bemerkt. Jobst Q. schrieb: > Bei gleicher Einstrahlung ist eine Solarzelle eine Konstantstromquelle > und hat damit denselben Effekt. Wenn es also nur darum geht, einen Akku zu laden, hat es keinen Einfluss auf die Ladezeit, ob nun mit oder ohne MPPT geladen wird ? Bzw. mit MPPT lädt der Akku schneller?
Ingo S. schrieb:
>Bzw. mit MPPT lädt der Akku schneller?
Ja, daß ist ja der Sinn, sonst brauchte man
ihn ja nicht. Er stellt eine Leistungsanpassung
zwischen Solarmodul und Akku her. Der Punkt
wo das Solarmodul seine maximal mögliche
Leistung abgibt ändert sich ja ständig,
abhängig von der Sonneneinstrahlung.
Der MPP ändert sich nur wenig. Bei spannungsmässig passenden Panels geht das nur um 5% oder so. MPPT braucht man wenn die Vmpp der Panels >> der Ladespannung ist, um das hier diskutierte Problem zu lösen. Bei schlechtem Wetter fält der MPPT besser eh auf PWM zurück. Ausserdem hilft ein guter MPPT bei Teilverschattung, aber dazu muss er schnell das beste von mehreren Leistungsmaxima finden. Zur Erinnerung, ich hatte schon Step-Down, PWM und MPPT am selben Panel... PS: Mir ist aber keine MPPT-Lösung bekannt um mit einem kleinen Solarmodul einen kleinen Akku zu laden, um was es hier eigentlich geht...
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Ingo S. schrieb: > Wenn es also nur darum geht, einen Akku zu laden, hat es keinen Einfluss > auf die Ladezeit, ob nun mit oder ohne MPPT geladen wird ? > Bzw. mit MPPT lädt der Akku schneller? Ein MPPT lohnt sich vor allem bei großen Anlagen, wenn man jede eingestrahlte Energie verkaufen kann. Also gerade dann, wenn die Sonne voll da ist. Wenn ein Akku geladen werden soll, um ein Gerät mit durchschnittlich konstanter Leistung zu versorgen, ist es wichtiger, auch bei bedecktem Himmel genug zu bekommen. Mehr als genug Sonne ist dann Überschuß, der ruhig in einfachen Shuntreglern verheizt werden kann. Der Eigenbedarf eines Shuntreglers unterhalb der Schwelle ist sehr gering. Da lohnt es sich eher, statt in einen teuren MPPT-Regler in mehr Solarzellenfläche oder in mehr Kapazität oder mehr Qualität des Akkus zu investieren.
hallo wie viele Kondensatoren mit einer Kapazität von C = 1000 uF kann ich mit einer Solarzelle mit I = 0,1 A ( U = 5 Volt ) in einer Sekunde voll laden ? Da Die Ladungsmenge aus der Solarzelle Q = 0,1 C entspricht und die Kapazität zu C = Q/U ( = A*s/V ) berechnet wird, würde ich für die Kapazität C = 0,1 A / 5 V = 0.02 F erhalten. Also entspricht diese Ladungsmenge 0,02 F / 0,001 F = 20 voll geladenen 1000 uF Kondensatoren. betrachte ich jetzt aber die Energiemenge E = U*I*t = 5 V * 0,1 A * 1 s E = 0,5 Ws und berechne die gespeicherte Energiemenge eines 1000 uF Kondensators bei 5 Volt mit E = (C * U^2)*1/2 zu E = (0,001 F * (5 V)^2) * 1/2 E = 0,0125 Ws erhalte ich 0,5 Ws / 0,0125 Ws = 40 voll geladene 1000 uF Kondensatoren. Welche Menge ist denn die richtige?
Ingo S. schrieb: >wie viele Kondensatoren mit einer Kapazität >von C = 1000 uF >kann ich mit einer Solarzelle mit >I = 0,1 A ( U = 5 Volt ) >in einer Sekunde voll laden ? Wenn eine Sekundelang konstant 0,1A fließt sind damit 20000µF auf 5V aufgeladen
ich möchte mit einer kleinen Solarzelle ( 20 * 20 mm ; 2,4 Volt ) einen Hy-Cap ( 5 F ) laden. Um Nachts die Entladung des Kondensators über die Solarzelle zu vermeiden, habe ich eine Schttkydiode in den Stromkreis geschaltet...das funktioniert ja auch, aber dadurch erreiche ich nur etwas über 2 Volt Spannung über dem Kondensator, weil die Schottky etwa 0,4 Volt Spannungsabfall hat. Gibt es eine Möglichkeit, den Spannungsverlust zu vermeiden und trotzdem Nachts keinen Rückstrom zu haben ?
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Ingo S. schrieb: > Gibt es eine Möglichkeit, den Spannungsverlust zu > vermeiden und trotzdem Nachts keinen Rückstrom > zu haben ? Du suchst eine "aktive Diode" oder "ideale Diode". Besteht aus 1 LL-MOSFET, 2 BJTs und 2 Rs.
meinst du soetwas wie im Thread "Howto aktiever Gleichrichter" , nur das davon eine Seite eigenständig realisiert wird ? LL-MOSFET habe ich hier...die reagieren schon bei 0,5 Volt gegen Source am Gate. Das Problem was ich bei der aktiven Diode sehe ist, daß mir keine Hilfsspannung zur Verfügung steht und daher die Flussspannung der aktiven Diode, wenn die Spannung vor der aktiven Diode abgegriffen wird, mindestens den Wert erreichen wird, der zum Schalten der LL-MOSFET erforderlich ist...also 0,5 Volt. Damit wäre der Spannungsverlust bei der simplen Ladeschaltung mit einfacher Schottky geringer.
Ingo S. schrieb: > mindestens den Wert erreichen wird, der zum Schalten > der LL-MOSFET erforderlich ist...also 0,5 Volt Du kannst ja dem LL-MOSFET noch eine Schottky parallelschalten Desweiteren siehe hier: Beitrag "Re: [Tutorial] 2 Spannungsquellen versorgen einen Rasperry PI oder ä. USB Geräte" obere Hälfte: Q1,Q2,Q3, R3,R4 Falls du einen NMOS hast, musst du NPNs nehmen und umpolen. Für geringen Stromverbrauch nimmst du für R3 10M Ohm und für R4 1M Ohm. Die Platine sollte gereinigt und versiegelt werden. Die Schaltung ist ohne weiteren Schutz verwendbar bis ca. 7V.
nurmalso schrieb: > Du kannst ja dem LL-MOSFET noch eine Schottky parallelschalten dann liegt der Spannungsabfall unterhelb der Schaltschwelle des MOSFET und dann kann ich den MOSFET auch direkt weglassen. Mit einem Strompegel kann ich ja auch nichts anfangen, wie der aus dem Link hervorgeht, weil es eben nur eine mini-Solarzelle ist und die bei voller Sonneneinstrahlung nur 2 mA bringt ( im Kurzschlussstrom ! ).
Ingo S. schrieb: > dann liegt der Spannungsabfall unterhelb der Schaltschwelle > des MOSFET nein parallelschalten bedeutet parallel zu der im MOSFET eh vorhandenen intrinsischen Diode mit 0,7V Flußspannung, also zwischen D und S. Eingeschaltet wird der MOSFET, wenn die Spannung zwischen G und S > 0,5V beträgt. Also wenn die Spannung des Hy-Caps > 0,5V beträgt. Ingo S. schrieb: > Mit einem Strompegel kann ich ja auch nichts anfangen, Sicher doch. Wenn die Spannung der Solarzelle kleiner ist als die Spannung des Hy-Cap, ist Q2 gesperrt und Q3 leitet und klaut dem MOSFET seine UGS. Der sperrt dann und verhindert Rückstrom. Wenn die Spannung der Solarzelle ein paar mV grösser wird als die Spannung des Hy-Cap, klaut Q2 dem Q3 Basisstrom und Q3 kann den MOSFET nicht mehr sperren. Dieser leitet jetzt mit minimalem Spannungsabfall: Udrop = Ron * I
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wie soll das aufgebaut werden ?
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über dem MOSFET wird mindestens die Schwellspannung abfallen. Wenn nun noch parallel zum MOSFET eine Diode geschalten wird und diese eine geringere Flussspannung aufweist, als der MOSFET mindestens zum schalten benötigt, dann leitet nur die Diode und der MOSFET kann weggelassen werden, weil er dann eh nicht mehr schaltet.
Ingo S. schrieb: > wie soll das aufgebaut werden ? So wie in dem weiter oben verlinkten Post, nicht so wie Du es gemalt hast, denn das ist falsch. Und Dein zweites Bild ist komplett sinnlos.
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prinzipiell habe ich mir das schon gedacht, nur habe ich keine hilfsspannung und benötige irgendwoher negatives Potential und der Kondensator muss in Reihe zur Solarzelle liegen, also habe ich es so gezeichnet und gefragt, wie das aufgebaut werden soll ? ... also wie das funktionieren soll.
Ingo S. schrieb: > benötige irgendwoher negatives > Potential Wofür willst Du negatives Potential brauchen? Die Schaltung braucht nur plus und GND. Man könnte sie auch umdrehen wenn nur npn und nmos vorrätig sind aber auch dann braucht sie nur eine Spannung und nicht zwei.
Bernd K. schrieb: > Und Dein zweites Bild ist komplett sinnlos es dient lediglich der Veranschaulichung und der Darstellung zu Messzwecken.
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dann so ?
Ingo S. schrieb: > wie soll das aufgebaut werden ? Links von der Beispielschaltung kommt die Solarzelle hin. Plus an D von dem PMOS und E(Q2), Minus an GND. Rechts von der Beispielschaltung kommt der Hy-Cap hin. Plus an S von dem PMOS und E(Q3), Minus an GND. Ingo S. schrieb: > dann so ? Solarzelle und Hy-Cap tauschen, dann stimmt's.
Und die Widerstände nicht allzu niederohmig machen denn es wird immer ein Strom fließen.
Es ist mir nicht klar, wie das funktionieren soll. Dadurch, daß der Kondensator nach einer Ladung Spannung hat, liegt immer Spannung über dem Schaltkreis. Sowie ich das verstehe, fließt dann auch nachts so viel Strom, bis über dem Schaltkreis eine Spannung abfällt, die kleiner als die Schaltschwelle ist, weil erst dann die Kippbedingung herrscht. Damit der MOSFET leitend wird, muss am Gate mindestens eine Spannung von 0,5 Volt anliegen. Die Schaltspannung wird also zunächst von der Solarzelle geliefert. Der MOSFET beginnt zu leiten und die Spannung bricht ein, weil der Kondensator einen Strom erhält. Also lädt er im unteren Spannungsbereich ausgesprochen langsam. Erreicht nun die Spannung den höchstmöglichen Wert von 2,4 Volt und die Sonne verschwindet, dann liegt nachwievor die volle Spannung an und die Schaltung bleibt im leitenden Zustand und die Solarzelle wird aus dem Kondensator bestromt. So sehe ich das. Die Schaltung funktioniert doch nur dann gut, wenn keine Stromquelle Parallel zum Eingang liegt...also wenn mit sinkender Eingangsspannung keine Spannung gleicher Polarität zurück bleibt. Oder denke ich da verkehrt ? Bevor ich meine Bauteile waste, möchte ich schon verstehen, wie die Schaltung arbeitet.
Ingo S. schrieb: > Erreicht nun die Spannung den höchstmöglichen Wert von 2,4 Volt > und die Sonne verschwindet, dann liegt nachwievor die volle > Spannung an und die Schaltung bleibt im leitenden Zustand und > die Solarzelle wird aus dem Kondensator bestromt. Nein. Im letzten Bild sind noch Panel und Kondensator vertauscht. Das Panel gehört nach links der Kondensator nach rechts. Wenn links die Spannung kleiner wird als rechts geht der linke Transistor zu, der rechte geht auf, das Gate wird hochgezogen und der Mosfet geht zu. Wenn links die Spannung größer ist als rechts geht der linke Transistor auf, der rechte geht zu, dadurch wird das Gate runtergezogen und der Mosfet geht auf. Wenn der Mosfet zu ist wird der Kondensator langsam entladen über die rechte BE-Strecke und den linken Widerstand und die rechte CE-Streche und den rechten Widerstand. Daher sollte man die so hochohmig machen wie möglich damit es die ganze Nacht durchhalten kann. Wenn der Kondensator komplett entladen ist und rechts die Spannung 0 Volt ist und links die Sonne aufgeht dann fließt der Strom erst mal nur über die Body-Diode, solange bis rechts die Spannung hoch genug ist um den Mosfet aufzumachen. > Kippbedingung Das ist keine Kippstufe sondern ein Differenzverstärker.
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Wie es der Zufall will, lese ich derzeit viel über dc/dc Wandler und da habe ich eine Application Note 414 von Maxim zu dem MAX639 gelesen. Dort wird die Eingangsspannung des Reglers geregelt, um eine Solarzelle im MPP zu halten. Kennt ihr die?
Ich habe die Schaltung ausprobiert auf dem Steckboard. Umgebaut auf npn-Transistoren und nCH-MOSFET... dazu 2 x 470 K Widerstand. Betrieb am Labornetzteil. Die Schaltung funktioniert nicht wie beschrieben. Als Testspannung habe ich 6 dc Volt eingestellt. Da es kein LL-MOSFET ist, beginnt die aktive Phase der Schaltung erst bei etwa 3 Volt. Ab dieser Spannung verringert sich der Spannungsabfall über dem MOSFET auf 100 mV bei einem Strom von 40 mA bei 6 Volt. Hier ist schonmal ein Problem, daß nach dem Umpolen auch Strom fließt und die Flussspannung bei 0,74 Volt liegt, weil die Bodydiode arbeitet. Wird ein Kondensator geladen, beginnt die Schaltung auch erst bei knapp 3 Volt zu arbeiten und es dauert lange, bis der Kondensator auch 3 Volt Spannung hat - danach lädt er schnell und über dem MOSFET ist kein Spannungsabfall mehr messbar, wenn der Kondi voll ist. Trenne ich jetzt die Versorgung ab, beginnt die Spannung über dem Kondi zu sinken ( durch 470 K ) und sinkt auf 0,53 Volt ... das ist die Flussspannung der Basis. Wenn ich ersatzweise einen 10 K einsetze, anstelle einer Solarzelle, sinkt die Spannung zügig ab auf 0,53 Volt, nach Unterbrechung der Stromzufuhr. Praktisch ist die Schaltung nicht verwendbar.
Ingo S. schrieb: > Hier ist schonmal ein Problem, daß nach dem Umpolen > auch Strom fließt und die Flussspannung bei 0,74 Volt > liegt, weil die Bodydiode arbeitet. Dann hast Du Source und Drain vertauscht. Die Body-Diode liegt so herum daß sie in Sperrichtung sperrt.
Source und Drain sind nicht vertauscht. Wenn ich die Polarität tausche, liegt an Source positive Spannung und dann leitet die Bodydiode.
Ingo S. schrieb: > Source und Drain sind nicht vertauscht. > Wenn ich die Polarität tausche, liegt an Source positive Doch sie sind bei Dir offensichtlich vertauscht, denn wenn Du es so baust wie es sein soll wird die Body-Diode nicht leiten weil sie in Sperrichtung liegt wenn die Sonne untergeht! Drain auf der Solarzellenseite, Source auf der Batterieseite. Mal mal nen aktuellen korrigierten Plan (mit nmos wie Du es gebaut hast) und poste ihn hier.
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ok. So wie auf dem Bild ist es jetzt aufgebaut und funktioniert. Als Widerstand habe ich 10 Mega Ohm eingesetzt... da können bestimmt auch 50 M rein - hab ich nicht. Dann löte ich des mal für die Solarzelle zusammen.
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so sieht der Testaufbau mit LL-MOSFET aus. Funktioniert auch, sogar etwas geringeren Leckstrom, weil der MOSFET sauberer schaltet... ABER... es ist tatsächlich so, daß im unteren Spannungsbereich sehr wenig Strom fließt.Erst ab 0,4 Volt Kondensator- spannung schaltet der MOSFET sauber durch. bis dahin ist ein Spannungsabfall um 300 mV messbar. ( im Test mit UV-Lampe : Solarzellenspannung : 0,835 V ( 0,92 ) Kondensatorspannung : 0,5 V ( 0,7 ) Spannungsabfall MOSFET : 0,35 V ( 0,22 )) Danke für eure Hilfe :) ich hatte als lösung einen Fototransistor im Einsatz. da entsteht etwa 30 mV Flussspannung, aber bei Sonnenuntergang sperrt der Transistor nur langsam ab und das zieht die Kondensatorspannung mit runter. Allerdings ist der Leckstrom so niedrig, daß ein 1000 uF Kondensator über Stunden konstante Spannung behält. Dazu hatte ich die Fotodiode des Transistors mit einigen K-Ohm gebrückt, um den Fotostrom schneller zu verringern, wenn die Sonne verschwindet. Jetzt vergleiche ich beide Varianten...aber ich denke, die aktive Diode ist besser, weil sie bei "Nennspannung" bessere Eigenschaften aufweist, als der Fototransistor.
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