Solar-Ladeschaltungen Hoher Wirkungsgrad auch bei geringer Beleuchtungsstärke

Mit einfacher PWM-Technik deutlich erhöhten Wirkungsgrad erzielen sowie auch eine Steigerung der Ladeschaltung
Mit einfacher PWM-Technik deutlich erhöhten Wirkungsgrad erzielen sowie auch eine Steigerung der Ladeschaltung

Der Wirkungsgrad einer von Solarzellen versorgten LT3652-Akkuladeschaltung kann während der Phasen mit geringer Beleuchtung mit einer einfachen PWM-Technik deutlich erhöht werden, die mit nur einigen externen Komponenten implementiert ist und den Wirkungsgrad sowohl der Ladeschaltung als auch der Solarzelle steigert.

Eine wichtige Charakteristik eines jeden Solarpanels ist es, dass es seinen Spitzenleistungspegel bei einer relativ konstanten Betriebsspannung (UMP) unabhängig von der Lichtstärke (Bild 1) erreicht. Der 2-A-Akkuladebaustein LT3652 nutzt diese Charakteristik, um ein Solarpanel mit einer patentierten Regelung der Eingangsspannung bei seinem Spitzenbetriebswirkungsgrad zu halten.

Wenn die Sonnenleistung nicht ausreicht, um die Leistungsanforderungen an einen LT3652-Akkuladebaustein von Linear Technology zu erfüllen, dann reduziert die Eingangsspannungsregelung den Akkuladestrom. Dies reduziert die Last an der Solarzelle, um die Panelspannung bei UMP zu halten und damit die Ausgangsleistung des Panels zu maximieren (Bild 1).

Diese Methode, den Spitzenwirkungsgrad einer Solarzelle zu erreichen, wird als Maximum Power Point Control (MPPC) bezeichnet. Obwohl MPPC den Wirkungsgrad des Solarpanels während der Perioden mit geringer Beleuchtungsstärke optimiert, leidet der Wirkungsgrad der Leistungswandlung des Akkuladers, wenn die Leistungspegel niedrig sind, und senkt damit den Wirkungsgrad der Leistungsübertragung vom Solarpanel zum Akku. Der Wirkungsgrad des Akkuladers lässt sich durch eine einfache PWM-Ladetechnik verbessern, die den Akkulader zwingt, Energie in Bursts abzugeben, wenn die Leistungspegel niedrig sind.

Anzeige von geringen Leistungspegeln

Der Stromüberwachungszustands-Pin /CHRG des LT3652 zeigt den Zustand des Akkuladestroms an und wird hier verwendet, um die PWM-Funktion zu steuern. Der Pin wird auf „Low“ gezogen, wenn der Ausgangsstrom des Akkuladers größer als C/10 oder 1/10 des programmierten maximalen Stroms ist, und hochohmig, wenn der Ausgangsstrom unter C/10 liegt.

Während der Perioden geringer Beleuchtungsstärke kann die Eingangsregelschleife den Ausgangsstrom der Ladeschaltung auf unter C/10 reduzieren, wodurch der /CHRG-Pin eine hohe Impedanz annimmt. Dieser Zustandswechsel des /CHRG-Pins wird benutzt, das IC zu deaktivieren, indem ein UVLO (undervoltage lockout) mit dem unteren Schwellwert der Spannung des Solarpanels getriggert wird, die höher ist als die Eingangsregelspannung Ueing(reg). Die Spannung der Solarzelle steigt durch den Hysteresebereich der UVLO als Antwort der Deaktivierung des Laders, bis der obere UVLO-Schwellwert erreicht ist, wenn die Ladeschaltung bei voller Leistung wieder reaktiviert wird. Die Ladeschaltung liefert dann so lange Ladestrom, bis die Eingangsspannungsregelung die Ladeschaltung wieder deaktiviert. Dieser Zyklus wiederholt sich und generiert am Ausgang der Ladeschaltung eine Serie von hohen Stromstößen, was den Wirkungsgrad des Laders maximiert und auch den Wirkungsgrad des gesamten Solarladesystems bei jedem Beleuchtungspegel beibehält.