Ponadto by obwód wrócił do normalnej pracy, zazwyczaj trzeba odłączyć obciążenie.
Po drugiej stronie barykady są przetwornice MPPT. Termin MPPT (maximum power point tracking = śledzenie punkt mocy maksymalnej) znany jest większości osób bawiących się panelami fotowoltaicznymi. Dzięki temu rozwiązaniu przetwornica impulsowa obniża swoją moc wyjściową (napięcie wyjściowe) tak by napięcie wejściowe nie spadło poniżej punktu mocy maksymalnej i tym samym pozwala maksymalnie wykorzystać moc dostarczaną przez źródło. Oczywiście napięcie punktu maksymalnej mocy źródła nie jest stałe, a przetwornica w jakiś sposób śledzi to napięcie i automatycznie dostosowuje się do jego zmian.
Niestety urządzenia typu MPPT są drogie i mało popularne.
Niedawno postawiłem sobie pytanie: Czy da się niskim kosztem zbudować prostą przetwornicę MPP? Najlepiej taką na konkretne napięcie wejściowe - nie potrzebuję modułu śledzącego i korygującego napięcie punktu maksymalnej mocy, wystarczy by przetwornica umiała wystartować pod obciążeniem.
Odpowiedź: da się
, co widać poniżej. Na warsztat wziąłem przetwornicę na układzie AOZ1016A wbudowaną w panel słoneczny GP SP2.5W5V. Niestety całość była zalana silikonem izolacyjnym i uszkodziłem ją podczas usuwania silikonu. Plan zapasowy to przetwornica na MP1584 dostępna w dość niskich cenach.
Powyżej widać przykładowy schemat oraz przyporządkowanie elementów do zakupionej przetwornicy.
Na płytce brakuje C6 za to są dodatkowe 2 kondensatory podłączone równolegle do C1 i C2. Ponadto w miejscu R1 zamontowany jest potencjometr.
Po rozgryzieniu schematu czas znaleźć sposób na wyłączenie przetwornicy. Możliwości są conajmniej dwie: podanie 0V na wejście EN lub modyfikacja dzielnika napięcia odniesienia R1/R2. Ponieważ rozwiązanie ma być uniwersalne dla większości przetwornic a obwód ENABLE jest realizowany na różne sposoby, wybrałem opcję 2 i dodałem zwykły tranzystor NPN BC846.
Zasada działania jest prosta. Otwarty tranzystor = dzielnik działa prawie jak oryginalny. Zatkany tranzystor = napięcie wyjściowe spada do wartości napięcia odniesienia, dla MP1584 jest to 0.8V. Czy to rozwiązanie działa w praktyce? Prawie...
Największy problem to upływność tranzystora N-MOS zaszytego wewnątrz przetwornicy. Ponieważ przetwornica nie ma obciążenia, napięcie wyjściowe powoli rośnie do poziomu napięcia wejściowego. U mnie to nie problem, ale w innych zastosowaniach wypada dodać obciążenie rzędu 10kΩ.
Kolejny krok to sterowanie tym dodatkowym tranzystorem. Czyli muszę jeszcze dodać źródło napięcia odniesienia, komparator i dzielnik napięcia? Nie. Sam tranzystor ma wystarczającą stabilność napięcia B-E zatem wystarczy dodać dwa rezystory, opcjonalnie jakiś potencjometr żeby idealnie dostroić napięcie odcięcia.
Po testach stwierdzam że układ działa poprawnie. Przetwornica stabilizuje zadane napięcie (5V) z prądem maksymalnym kilkaset mA. Przeciążenie wyjścia powoduje że napięcie wyjściowe spada jednak napięcie źródła pozostaje na zadanym poziomie (ok. 9V). W efekcie prąd wyjściowy ładnie rośnie.
Tak przerobioną przetwornicą mogę bez problemu ładować akumulatory litowe oraz niklowe, wystarczy precyzyjnie ustawić napięcie końcowe. Telefony również dobrze współpracują z tą przetwornicą.
Na koniec zasadnicze pytanie: czy stosowanie układów MPP ma sens? To zależy od skali.
Jak widać na powyższych dwóch obrazkach, współpraca z panelami fotowoltaicznymi jest możliwa. Niestety trzeci obrazek pokazuje zjawisko dużo rzadziej opisywane. W efekcie napięcie dla punktu mocy maksymalnej pływa zależnie od nasłonecznienia i temperatury ogniw (pory roku).
Ustalenie stałego napięcia odniesienia spowoduje pewną więc stratę mocy zależną od warunków klimatycznych. Moim zdaniem przy instalacjach solarnych poniżej 10W nie ma się czym przejmować i MPP jest rozsądnym wyborem. Przy instalacjach powyżej 100W lepiej zainwestować w MPPT.
Układ MPP powinien sprawdzić się również przy zasilaniu z akumulatora. W takim wypadku przetwornica powinna się wyłączać gdy akumulator jest rozładowany a jego napięcie wyraźnie siada pod obciążeniem. Przy precyzyjnym ustawieniu napięcia odcięcia uda się uzyskać efekt siadania napięcia wyjściowego, co w większości przypadków da użytkownikowi ostrzeżenie o konieczności naładowania akumulatora.
