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[电源]制作带MPPT功能的太阳能充电器电路 [复制链接]

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离线2n3055
 

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只看楼主 倒序阅读 我要置顶 楼主  发表于: 2018-09-17
这个电路,也是前两天打板的同时顺带手画的
电路板打样10cm×10cm以内都是一个价钱,自然不能浪费


自己裁开,右边的小板,是TPA312x系列D类音频功放的线路板
前几天已经做过了


请出主角,德州仪器的BQ24650太阳能充电管理IC
同步整流,效率高,带有MPPT功能,支持各种种类电池充电
是个很不错的太阳能电源管理电路




这是个非常非常小的家伙,采用QFN-16封装,长宽只有3.5mm×3.5mm大
但是算是肚皮上那个散热焊盘,居然还有16个引脚,每个只有0.3mm宽,0.5mm长
这个体积的芯片,自己做板是有些困难的,所以还是让厂家生产去吧



这个芯片究竟有多大呢,这是和一颗TO-92封装的LM385做比较



设计的电路,基本来自DataSheet里的例程,在此基础上做了简单的修改
这个电路吸引人之处就是它采用的是双N沟MOS组成半桥,芯片自带自举电路,进一步提高了效率





开始焊接,其实,如果有风枪和钢网,焊这类芯片应该非常简单,
可是我只有一把烙铁,那就土法上马吧

首先,在它对应的焊盘上,涂抹一层饱和松香酒精溶液
捎带手把周围的一些贴片阻容元件就焊接了


稍微等一会,等酒精挥发一些,松香开始发黏了,把芯片放上去
利用松香水的粘性将它粘住,同时,调整芯片位置,对准焊盘


看看,对位还比较满意


OK,然后把烙铁擦光亮,表面蘸满焊锡,用镊子轻轻按住芯片不让他移动
沿芯片周围绕一圈,一次搞定!由于松香基本都挥发了,所以留下了不少渣滓
焊点也不甚光滑,不过这都无所谓,重要的是都焊上了


用酒精擦擦干净,把渣滓都擦掉,然后,再涂一层石蜡松香溶液,
利用烙铁尖将焊点修正光滑,有短路的地方,一并去除
最后,酒精擦干净,从线路板背面焊接肚子下面的接地焊盘
这个小家伙,就焊好了




毕竟是细小精密的操作,焊完了,用万用表检查是否存在短路和断路
嗯,一次成功,没有短路和虚焊,这要是拆起来可麻烦


剩下的元件,那就驾轻就熟的焊接了
MOS是随便抓的,看到是N沟的就用了,IRLR8726, 这小管子ID高达86A



第一个作为实验的产品,电流没有那么大,暂设定最大0.5A吧
于是,先用成品贴片电感,待经过试验,再制作大电流的电路
输出电压,可调,通过计算分压电阻,初步定4-15V,这样最低可充单节锂电,最高可充12V铅酸
MPPT电压,可调,定12V-20V,不用太阳能电池,可以用稳压电源充电



焊接好的样子



做好了,当然要试一试
线路板上面的两个3296电位器,是用来调节MPPT电压和输出电压的
今天阴天,就不用太阳能电池进行充电了
找了一个4.8V的镍氢电池组进行充电测试,电源为稳压电源
电池组已经没电了,容量700mAh
观察充电一切正常,继续随访观察,待天气晴好后用太阳能电池进一步测试




2小时后,电池充满,转为绿灯,目前电池正在放电,检验充电效果

对制作好的电路进行进一步测试
首先测试了一番输出电压的条件范围,最低4.09V,最高13.9V
设计的输出电压是4V-15V,这样可以涵盖大部分常用电池的电压范围
但是实际组装的时候,分压电阻网络的一个关键电阻没有,用的相似阻值的替代
因此输出较设计受限很多



下面,进一步测试效率,输出调到8.4V,这是双节锂电池的电压
开始充电,电流采样电阻是47mR,对应最大输出电流0.85A


输入电流,0.525A


输出电压:8.17V


那么好了,输入电压15V,电流0.525A,功率7.875W
输出电流0.85A 输出电压当时8.17V 功率6.9445W
那么效率= 输出功率/输入功率=6.9445/7.875=88%
对应宝贵的太阳能电力资源来说,89%的效率,应该算比较高了

按DataSheet给出的数据,输出8V左右,电流1A左右,效率就是在85%-90%之间,看来,
我能达到88%的效率,应该说做得是很成功的

88%的输出效率,那剩下的12%跑去哪里了呢
自然是变成热损失掉了,充电了半小时,整个线路板温度只有微微上升
手摸IC BQ24650有点发热,用热像仪观察,确实是这样
温度最高的,是BQ24650,其次,是输入端的防反接二极管,再其次,是半桥的上桥臂MOS
下桥臂MOS和电感几乎没有温升
毕竟我这个功率比较小,稍有一些损失就会较大幅度影响输出效率,如果加大输入功率,效果应该会好很多















[ 此帖被2n3055在2018-09-18 13:38重新编辑 ]
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xu6965319 M币 +20 - 2018-09-27
aladdincp M币 +15 楼主用的多少瓦的板子啊?这个套件得多钱? 2018-09-19
2545889167 M币 +13 做得不错。其实这种芯片也好拆。烙铁温度开高,背面热焊盘怼上去,一会就下来了 2018-09-18
hgmn M币 +9 - 2018-09-17
风间尘 M币 +13 謝謝分享 2018-09-17
玛德陛下 M币 +13 謝謝分享 2018-09-17
mengfc M币 +8 厉害呀,我也喜欢太阳能充电! 2018-09-17
jazzy_zhou M币 +8 干的漂亮,这东西还很实用 2018-09-17
aacyxjz 专家 +1 砖家啊,做得真漂亮,估计要被插楼了哈哈 2018-09-17
aacyxjz M币 +9 砖家啊,做得真漂亮,估计要被插楼了哈哈 2018-09-17
离线aacyxjz

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