Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik mini Solarzelle mit MCP1640 Step Up


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von Tino K. (blumengiesser)


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Ich habe eine kleine Solarzelle, die bei winterlicher Sonne die 
angehängte Kennlinie hat. jetzt hänge ich sie an einen Step Up Regler, 
MCP1640 mit der Beschaltung aus dem Datenblatt, aber es gibt keine 
Spannung am Ausgang (irgendwas bei 0,4V). Der Regler soll auf 5V regeln 
oder bei gleicher (höherer Spannung) durchschalten. Die Regelschaltung 
funktioniert mit einer 1,5V Batterie auch super. Der Strom aus der 
Solarzelle ist der Kurzschlußstrom und die Spannung annähernd 0V.

Warum ist dies so? Warum verharrt die Solarzelle im Kurzschluss? Es gibt 
keinen Verbraucher am Step up...

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Tino K. schrieb:
> Ich habe eine kleine Solarzelle, die bei winterlicher Sonne die
> angehängte Kennlinie hat. jetzt hänge ich sie an einen Step Up Regler,
> MCP1640 mit der Beschaltung aus dem Datenblatt, aber es gibt keine
> Spannung am Ausgang

> funktioniert mit einer 1,5V Batterie auch super.

Herzlichen Glückwunsch! Du hast gerade herausgefunden, daß eine 
Solarzelle sich anders verhält als eine Batterie!

> Warum ist dies so? Warum verharrt die Solarzelle im Kurzschluss?

Sie verharrt nicht. Aber ein herkömmlicher Stepup zieht Strom in Pulsen. 
Und zwar deutlich mehr als die 14mA, bei denen deine Solarzelle in die 
Knie geht. Du brauchst einen Stepup, der seinen Eingangsstrom bei 10mA 
begrenzt. Manche Typen können das explizit, über einen Sense-Widerstand 
(z.B. schon der uralte MC34063). Oder du machst es implizit über eine 
hinreichend große Induktivität der Speicherdrossel. Das braucht aber 
auch einen Softstart und die Ausgangskapazität muß klein genug sein, um 
innerhalb der Softstartzeit aufgeladen zu werden.

Der normale Weg geht über einen MPPT: Maximum Power Point Tracker. Das 
ist ein Schaltregler, der seinen (mittleren) Eingangsstrom regeln kann. 
Und der gleichzeitig seine Eingangsspannung auswertet, um den Punkt der 
maximalen Leistung zu finden und zu halten. Praktisch funktioniert das 
aber nur, wenn er die Leistung am Ausgang auch los wird. Deswegen 
kombiniert man das dann mit einem Akku am Ausgang.

von Tino K. (blumengiesser)


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Axel S. schrieb:
> Tino K. schrieb:
>> Ich habe eine kleine Solarzelle, die bei winterlicher Sonne die
>> angehängte Kennlinie hat. jetzt hänge ich sie an einen Step Up Regler,
>> MCP1640 mit der Beschaltung aus dem Datenblatt, aber es gibt keine
>> Spannung am Ausgang
>
>> funktioniert mit einer 1,5V Batterie auch super.
>
> Herzlichen Glückwunsch! Du hast gerade herausgefunden, daß eine
> Solarzelle sich anders verhält als eine Batterie!

Das es anders sein würde war mir schon bekannt...

>
>> Warum ist dies so? Warum verharrt die Solarzelle im Kurzschluss?
>
> Sie verharrt nicht. Aber ein herkömmlicher Stepup zieht Strom in Pulsen.
> Und zwar deutlich mehr als die 14mA, bei denen deine Solarzelle in die
> Knie geht. Du brauchst einen Stepup, der seinen Eingangsstrom bei 10mA
> begrenzt.
Das das so viel sein wird war mir nicht bekannt.

Manche Typen können das explizit, über einen Sense-Widerstand
> (z.B. schon der uralte MC34063). Oder du machst es implizit über eine
> hinreichend große Induktivität der Speicherdrossel. Das braucht aber
> auch einen Softstart und die Ausgangskapazität muß klein genug sein, um
> innerhalb der Softstartzeit aufgeladen zu werden.
Mit einer Spule habe ich probiert, das bringt nichts, zumindest in 
meiner Dimensionierung. Die Solarzelle läd einen 820µF Kondensator so 
langsam auf. Ist dieser "halb" voll und wird der Spannungsregler 
zugeschaltet erreicht er auch die 5V und hält diese.

> Der normale Weg geht über einen MPPT: Maximum Power Point Tracker. Das
> ist ein Schaltregler, der seinen (mittleren) Eingangsstrom regeln kann.
Den wollte ich mir selbst bauen. Zu lernzwecken...

> Und der gleichzeitig seine Eingangsspannung auswertet, um den Punkt der
> maximalen Leistung zu finden und zu halten. Praktisch funktioniert das
> aber nur, wenn er die Leistung am Ausgang auch los wird. Deswegen
> kombiniert man das dann mit einem Akku am Ausgang.

Aber vielen Dank für die Antwort!

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Tino K. schrieb:
> Axel S. schrieb:
>>> Warum ist dies so? Warum verharrt die Solarzelle im Kurzschluss?
>>
>> Sie verharrt nicht. Aber ein herkömmlicher Stepup zieht Strom in Pulsen.
>> Und zwar deutlich mehr als die 14mA, bei denen deine Solarzelle in die
>> Knie geht. Du brauchst einen Stepup, der seinen Eingangsstrom bei 10mA
>> begrenzt.

> Das das so viel sein wird war mir nicht bekannt.

Dann lies das Datenblatt. Der MCP1640 limitiert seinen Eingangsstrom 
erst bei 800mA. Er zieht natürlich weniger, wenn am Ausgang auch weniger 
gebraucht wird. Aber beim Einschalten ist der Speicherkondensator am 
Ausgang des Stepup halt leer. Und dann versucht er da Energie 
reinzuschieben, soviel wie nur geht.

>> Manche Typen können das explizit, über einen Sense-Widerstand
>> (z.B. schon der uralte MC34063). Oder du machst es implizit über eine
>> hinreichend große Induktivität der Speicherdrossel. Das braucht aber
>> auch einen Softstart und die Ausgangskapazität muß klein genug sein, um
>> innerhalb der Softstartzeit aufgeladen zu werden.

> Mit einer Spule habe ich probiert, das bringt nichts

Du hast mich nicht verstanden. Du brauchst keine extra Spule, sondern 
du sollst die Speicherdrossel des MCP1640 so groß machen, daß der Strom 
innerhalb der Einschaltzeit des MCP1640 nicht über 10mA steigen kann. 
Der 1640 schaltet typisch mit 500kHz und maximal 90% Einschaltdauer. Das 
sind dann 1.8µs. Mit 4V Eingangsspannung brauchst du über den Daumen 
700µH.

> Die Solarzelle läd einen 820µF Kondensator so
> langsam auf. Ist dieser "halb" voll und wird der Spannungsregler
> zugeschaltet erreicht er auch die 5V und hält diese.

Ein großer Speicherkondensator am Eingang ist auch eine Variante. Im 
wesentlichen geht es darum, entweder genug Energie zu haben, um die 
Ausgangskapazität des Stepup aufladen zu können, bevor die 
Eingangsspannung zu weit eingebrochen ist. Oder die Energie langsam 
genug vom Eingang zum Ausgang zu schaufeln.

>> Der normale Weg geht über einen MPPT: Maximum Power Point Tracker. Das
>> ist ein Schaltregler, der seinen (mittleren) Eingangsstrom regeln kann.

> Den wollte ich mir selbst bauen. Zu lernzwecken...

Dann mach! Fang mit den Grundlagen an. Ich erkenne da Potential für 
Verbesserung.

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