Sommer, Sonne, Sonnenschein...
Auf den ersten Blick ein gewöhnlicher Step-Up-Regler, um die Solarzellenspannung zur Ladung der Geräteakkus anzuheben. Der Fehlerverstärker des Maxim MAX761 wurde aber um einen CMOS-Operationsverstärker nebst Beschaltung (auf der Unterseite der Platine) ergänzt, so dass nicht Ausgangsspannung oder -strom, sondern die Belastung der Solarzelle geregelt wird, so dass diese durch die erfolgte Leistungsanpassung immer in ihrem optimalen Arbeitsbereich betrieben wird. Zur Anpassung an die jeweilige Zelle dient das SMD-Potentiometer.
aus: Panasonic Solar Cells Technical Handbook '98/99 - Diese Kennlinie zeigt nun deutlich, dass der optimale Arbeitspunkt relativ unabhängig von der einfallenenden Lichtmenge ist. Diesen Umstand macht sich die Schaltung nun zu Nutze, indem sie die Ausgangsspannung -dies übernimmt der im MAX761 enthaltene Fehlerverstärker- auf ca. 5.7V regelt, während der extern hinzugefügte Verstärker die Spannung an der Solarzelle auf etwa 2V hält. Mit dem Ausgangsstrom kann dann ein Akku geladen werden, wofür diese Schaltung im Rahmen eines grösseren Projektes letztlich auch entwickelt wurde. Damit in Zeiten starker Sonneneinstrahlung in Kombination mit niedrigem Leistungsbedarf des angeschlossenen Gerätes der Akku nicht überladen wird, wurde ein Enable-Eingang vorgesehen, über den der auch sonst für den Ladevorgang zuständige Microcontroller das Sonnetanken unterbrechen kann.
Soweit die Theorie...
In der Praxis reichte die kleine Solarzelle dann jedoch bei weitem nicht aus. Ein Folgeprojekt wird die beschriebene Regelung, die auch als maximum power point tracking bekannt ist dann auf einem Microcontroller für ein 30W-Solarpanel implementieren.
Simulant
Wie gewohnt schien auch während der Entwicklung des Ladereglers die Sonne nicht, so dass die Solarzelle simuliert werden musste. Das gezeigte Gerät besteht aus einer steuerbaren Stromquelle sowie einem parallel zu den Ausgangsklemmen liegenden, ebenfalls einstellbaren Shunt-Regler. Während durch erstere mittels zweier Kodierschalter der Kurzschlussstrom der Zelle vorgegeben werden kann, bestimmt letzterer, ebenfalls mit Hilfe eines Kodierschalters wählbar, die Leerlaufspannung.