MPPT回路改造について

質問

私は現在下のＨＰのＭＰＰＴを制作しています。
http://arms22.blog91.fc2.com/blog-category-19.html

回路が組みあがりプログラムを書き終えたのですが
もう少し効率を上げたいと思っています。

http://blog-imgs-19-origin.fc2.com/a/r/m/arms22/mppt_sch.png
こちらの回路ですが、話によるとダイオードを
どこかに足すと効率がよくなるんじゃないかなあ
といっていたのを聞きました。

どこにどのように足せばいいのかまるで分らず困っています。
他にも効率を上げる改造等あるようでしたら知りたいです。
よろしくお願いします。

回答No.2

sakadoneko · ベストアンサー

●トランジスタ駆動インピーダンスを下げてみる。
ベースを駆動するインピーダンスが高いとスイッチングスピードが遅くなり、スイッチングロスが増えます。
低くしすぎると駆動回路の電流が増えて効率が下がります。
・R4を3.3kぐらいにしてみる
・R5=R6=6.8kぐらいにしてみる
・R5に並列に33pFぐらいのスピードアップコンデンサを付けてみる

●Q2を非飽和動作にしてみる。
ダイオード追加となるとここかなぁ。
ロジックICの74LSシリーズは、コレクタ・ベース間にショットキダイオードを付けることで非飽和動作として高速化したそうです。
信号用のショットキダイオードを付けてください。普通のシリコンダイオードではVFが大きいので効きません。
Q2に適用可能です。Q1にやるとVceが大きくなってしまって逆に損失が増えるでしょう。

●電流が大きい場合はQ1のベース電流を増やす
Q1のベース電流は(Vin-0.6)/R3でだいたい決まります。
Vin=3Vだとすると2.4mAですので、hfe=70を掛けると168mAです。
つまり出力168mAでぎりぎりです。
もっと流す場合はR3を下げた方が良いでしょう。

●スイッチング周波数を下げてみる
トランジスタのスイッチングスピードが遅いと毎サイクルスイッチングロスが生じます。
スイッチング周波数を下げればロスする回数が減るので、低損失になる可能性があります。
下げすぎるとノイズが増えたり出力電圧が上がったりします。

●コイルを変えてみる
コイルによって鉄損や銅損が変わるので、100uH～470uHあたりでいろんな品種の物を刺してみてください。

KEN_2さんの低ESR電解化は、C4もやったほうがいいですね。
太陽電池は比較的ハイインピーダンスなのでC4も効いてきます。

ではじっくりお楽しみください。

お礼

完璧すぎて驚きました。
本当にありがとうございます。

回答No.1

KEN_2

回路図と製作記事を拝見しました。
1.45Vで満充電する回路としては良く検討された回路と思います。

>話によるとダイオードを
>どこかに足すと効率がよくなるんじゃないかなあ
>といっていたのを聞きました
私の知識では見当たりません。
ほぼ妥当な部品と回路構成です。

>他にも効率を上げる改造等あるようでしたら知りたいです。
1.PNPトランジスタをPchMOS-FETに交換するのが効果があります。
2SA1020は、VCE (sat)；0.5V　←が電圧降下で無視できないので
オン抵抗の低いPchMOS-FETに交換するのが効果ありますが、VGSオン電圧が2V以下の部品の選定か接続方法を変更する必要があり、あまりお勧めできません。

>コレクタ・ エミッタ間飽和電圧 VCE (sat) IC = 1 A, IB = 0.05 A . . .0.5 V

2.R3；1K ですので、510Ω程度に下げて VCE (sat)を下げる方法もあります。

http://www.semicon.toshiba.co.jp/docs/datasheet/ja/Transistor/2SA1020_ja_datasheet_061107.pdf#search='2SA1020'

3.「C6 16V 470uF 電解コン」を低ESRの品種にすると19KHzでの変換ロスが減少します。
＊現状で与えられた条件で、良く検討された回路方式と考えられます。