Питание ноутбука от солнечной батареи схема

Как выбрать солнечную батарею для ноутбука принцип работы

Ультрасовременные ноутбуки, которые можно брать с собой куда угодно, стали неизменным атрибутом нашей жизни. Очень удобный современный ноутбук скрасит длительную дорогу, будет полезен в походе. Но есть у него один минус – заканчивающаяся через 4-5 часов зарядка. А для того, чтобы его зарядить не всегда имеются условия. Где, например, найдешь розетк, если отдыхаешь на природе или покоряешь горные вершины. Да просто, приехав в другой город, ее тяжело бывает найти.

10.5 Вт портативный складной панели солнечных батарей зарядное устройство USB / 5521 двумя выходами контроллера панели

Эта проблема касалась не только пользователей. Думали о ней и разработчики, которыми создана была солнечная батарея для ноутбука.

Солнечная зарядка – это универсальный источник энергии, который подходит не только для ноутбуков, но и для многих современных девайсов: цифровому фотоаппарату, КПК, мобильному телефону, планшету, видеокамере, GPS-навигатору. Она является альтернативным источником энергии и позволяет всегда оставаться на связи людям, ведущим активную жизнь, бизнесменам, туристам. Для них это необходимый атрибут.

Видео: Солнечная батарея для ноутбука в походе

Зарядка на солнечных батареях выручает на отдыхе за счет того, что ей присущи такие свойства: противоударность, водонепроницаемость, компактность и стильность. Конструкция такой зарядки проста. Что обеспечивает ей надежность. Состоит зарядка из аккумулятора, солнечной батареи, контроллера и преобразователя.

Принцип работы

Принцип работы ее также прост: падающие на солнечную батарею лучи солнца она преобразует в электрический заряд, накапливаемый аккумулятором. Скорость заряда батареи зависит от погодных условий, т.е. от количества солнечного света и мощности самой солнечной панели. Благодаря usb-порту, на выходе которого ток 1А, к зарядке могут подключаться все современные устройства. Модели дорогого ценового диапазона оборудуют дополнительным usb-портом, с более высоким выходным портом – 2,1 А, дающим возможность заряжать планшеты. Обычно зарядки оснащают светодиодным фонариком, кнопкой выключения/включения, индикатором заряда. В комплекте с ними идут переходники для ряда популярных моделей и usb-micro usb кабель. Кроме большого числа различных проводников, портативную солнечную систему со встроенный аккумулятором, делает уникальной широкий выбор напряжения – от трех до двадцати четырех вольт.

Возможности заряжаться от солнца и бытовой розетки (в комплект входит блок питания для электросети) не единственные. Это можно сделать также при помощи автомобильного прикуривателя. Для проверки заряда аккумулятора предусмотрена специальная функция.

Технические характеристики

• Мощность (максимальная) — 4 Вт
• Емкость встроенного аккумулятора – 20 тысяч мАч
• Вид солнечной панели – поликристаллическая
• Время зарядки — зависит от интенсивности Солнца и составляет примерно 26 часов
• Время зарядки от электросети — четыре часа
• Размер — 205мм x 282мм x 18 миллиметров
• Диапазон рабочей температуры — -5 до +60 градусов.

Рекомендации по использованию

Зарядки могут быть со встроенным аккумулятором, дающим возможность подзаряжать гаджеты в темное время суток за счет пополнения собственного заряда в течение дня, и без него. Понятно, что первый вариант намного удобнее, но он и дороже. Без резервного аккумулятора зарядка будет пригодна только в светлое время суток.

Солнечные батареи, имеющиеся в продаже, могут значительно отличаться по мощности, поэтому при выборе зарядки, нужно учитывать предполагаемое электропотребление. Если вы собираетесь в поход, где планируете использовать телефон, плейер, планшет и пр., то предпочтение нужно отдать туристической солнечной батарее — travel charger, которая отличается высокой мощностью и имеет возможность одновременного подключения нескольких гаджетов. Если же, батарея нужна для зарядки одного телефона, например, то можно обойтись зарядкой с солнечной батареей невысокой мощности.

Видео: Тест солнечной батареи для ноутбука So Fi SolarTwister 14W

Чтобы солнечная зарядка полностью могла заполнить емкость девайса, она должна выдавать ампер вдвое больше, чем емкость заряжаемого устройства. Поэтому, выбирая зарядку на солнечных батареях, необходимо знать параметры заряжаемого девайса.

Прежде чем приступить к зарядке, необходимо ознакомиться с характеристиками, указанными на корпусе блока питания. Только после этого необходимо выбрать нужные показатели, проверить, что светится соответствующий индикатор, подключить устройство. Не забывать проверять тумблер переключения вольтажа, чтобы не испортить мобильный девайс.

Правильно выбираем солнечную батарею для ноутбука

Уникальное изобретение, с помощью которого человек всегда остается на связи, применяется уже достаточно широко. Остается разобраться, как выбрать для ноутбука батарею, сочетающую высокое качество и приемлемую цену? Указанные на упаковке характеристики реализуются в нормальных условиях освещенности (1000 Вт/м. кв). Нужно знать, что время зарядки значительно выше при облачности, повышенной влажности, смоге, а также при неправильном угле наклона. К тому же, энергопотребление ноутбуков выше, чем у мобильных телефонов, КПК, смартфонов, поэтому для него не годится солнечная батарея с минимальной мощностью.

Места эти устройства занимают немного. Они, в зависимости от модели, либо складываются подобно чемодану, либо сворачиваются в тубус или сумочку. Энергия вырабатывается благодаря использованию специальных модулей на основе теллурида кремния или аморфного кремния, меди селена или иных веществ. Достаточно приобрести такую батарею один раз, чтобы позабыть навсегда о проблемах, связанных с работой техники вне дома.

Особенности применения

Источники питания — Комплект для зарядки Goal Zero Sherpa 100 Solar Kit

Эффективность работы монокристаллических или поликристаллических элементов зависит от угла падения на батарею солнечных лучей. Поэтому нужно научиться правильно его «ловить». Самым оптимальным вариантом будет угол в девяносто градусов. Помимо этого, модель нужно подобрать по производительности. Солнечные батареи, предназначенные для зарядки телефонов, эффективны будут только для этих девайсов, имеющие аккумуляторы небольшой емкости. Для ноутбуков они будут просто бесполезными. Это нужно учитывать, во-первых, а во-вторых, давать скидку на неблагоприятную погоду, когда нет яркого солнца. Для телефонов достаточно будет батареи с мощностью 2W, для навигаторов и коммуникаторов – до 15W? для ноутбуков не менее 85 W.

Источник

Разработка двухрежимного зарядного устройства с питанием от солнечной панели или аккумуляторов

Lee H. Goldberg, Electronic Products

Вы, наверное, замечали, иногда складывается такое впечатление, что элементы питания смартфонов, планшетов и других мобильных устройств разряжаются в самый неподходящий момент, когда нет возможности их зарядить от штатного зарядного устройства с питанием от сети. Именно в таких случаях может пригодиться компактное зарядное устройство с питанием от солнечной панели и интерфейсом USB для подключения мобильного устройства. В статье мы рассмотрим основные моменты в схемотехнике при конструировании такого зарядного устройства. Для повышения его функциональности мы, в качестве резервного источника энергии, добавим аккумуляторы, заряжать которые можно будет от солнечной батареи или от порта USB. Подобные устройства получили название Power Bank (хранилище энергии).

Выбор компонентов

С целью упрощения конструкции было решено взять за основу одно из новых однокристальных решений контроллера заряда с поддержкой технологии отслеживания точки максимальной мощности (Maximum Power Point Tracking, MPPT), которые применяются в солнечных энергосистемах. Такие контроллеры заряда предлагают компании STMicroelectronics (SPV1040) и Texas Instruments (BQ24650). Выбор был сделан в пользу высокоинтегрированного контроллера SPV1040, поскольку он эффективнее и поддерживает входное напряжение в диапазоне 0.3 – 5.5 В. В прибор интегрированы повышающий преобразователь на базе ШИМ и контроллер MPPT. Основная задача контроллера MPPT – оптимизация входного сопротивления под характеристики солнечной панели, которые варьируются в зависимости от того, сколько световой энергии она получает. Помимо того, что данный контроллер позволяет извлечь максимальную мощность из найденной для этого проекта солнечной панели, зарядное устройство на его основе может быть легко адаптировано для питания от альтернативного источника – USB порта. Дополнительно, контроллер снабжен схемами защиты, которые отключают ШИМ преобразователь в случае превышения порога тока (программируемый параметр, до 1.8 А) или превышения запрограммированного значения температуры контроллера (до 155 °C).

Контроллер SPV1040 компании STMicroelectronics – это однокристальный маломощный повышающий преобразователь напряжения с входным напряжением в диапазоне 0.3 – 5.5 В и интегрированными схемами защиты, поддерживающий технологию MPPT для повышения эффективности получения энергии от солнечной панели.

Напомним, разрабатываемое зарядное устройство (Power Bank) будет использоваться для зарядки смартфона или другого USB устройства. По этой причине решено было использовать повышающий преобразователь L6920, также от компании STMicroelectronics (ST) (Рисунок 2, главным образом 2а). Применен он для стабилизации выходного напряжения на уровне строго 5 В. Широкий диапазон входного напряжения (0.6 В – 5.5 В) дает большую гибкость при настройке, оптимизации и конфигурировании резервного зарядного устройства.

Рисунок 1.

Блок-схема высокоэффективного повышающего преобразователя L6920 (a). Как видно на схеме (б), регулятор напряжения обеспечивает выходное напряжение 5 В для внешнего устройства посредством стандартного коннектора USB (J34).

Изначально в качестве внутренних элементов питания для зарядного устройства планировалось использовать Li-Po или Li-Ion аккумуляторы из-за их более высокой емкости и быстрого времени заряда. Однако отказаться от них пришлось по соображениям безопасности: вспомнились далеко не идеальные тепловые характеристики этих аккумуляторов, которые могут усугубляться в состоянии перегрузки по току во время заряда или разряда. Использовать потенциально опасный аккумулятор в резервном зарядном устройстве (которое будет переноситься в сумке, и отвод тепла будет слабый) было бы плохой идеей. Несмотря на то, что никель-металлогидридные аккумуляторы не сравнимы по размерам с Li-Po и Li-Ion, они намного безопаснее, более доступны и для них потребуется относительно простая схема заряда.

Для прототипа была сконструирована батарея из 4-х элементов типоразмера AA Energizer NH15 с номинальным напряжением 1.2 В и емкостью 2300 мАч. В дальнейшем планируется использовать никель-металлогидридные элементы типа D (NiMH D), имеющие емкость 6000 — 8000 мАч.

Разработка

При изучении указаний по применению и технической документации было обнаружено, что компания ST предлагает готовый типовой проект компактного зарядного устройства с поддержкой технологии MPPT и возможностью зарядки NiCd или NiMH аккумуляторов от солнечной батареи с выходной мощностью до 5 Вт. Типовой проект STEVAL-ISV006V2 (Рисунок 3, 4) включает в себя небольшую фотоэлектрическую панель (320 мВт) и ионистор для демонстрации работы приложения сбора, преобразования и накопления энергии.

а)

б)

Рисунок 2.

Внешний вид оценочной платы из набора STEVAL-ISV006V2 компании ST.

Оценочная плата STEVAL-ISV006V2 представляет собой готовое зарядное устройство на микросхеме SPV1040 с питанием от солнечной батареи, которое может применяться для зарядки NiCd или NiMH аккумуляторов.

Для нашего случая ионистор исключается из схемы, и к соответствующему коннектору подключается сконструированная нами батарея. При этом потребуется подбор резисторов на оценочной плате в связи с изменением типа нагрузки. К счастью, компания предоставляет необходимую документацию и инструкции по расчету значений этих резисторов (документ AN3319). Проводить расчеты имеет смысл для окончательного проекта, в котором будет использоваться более мощная солнечная батарея.

Тем не менее, типовой проект для нашей конструкции требует доработки с целью решения двух задач:

• необходима стабилизация выходного напряжения 5 В (USB);
• желательно иметь возможность подзарядки внутренней батареи аккумуляторов зарядного устройства от любого источника с USB интерфейсом (ПК, ноутбук, адаптер).

Решние первой задачи доволно простое – использовать в схеме регулятора L6920 (опять же, обращаемся к Рисунку 2б). Но, реализация подзарядки внутренней батареи аккумуляторов нашего зарядного устройства от USB порта оказалась сложной задачей. Изначально для этого автор намеревался использовать тот же контроллер SPV1040, но столкнулся с проблемой в реализации схемы согласования при питании от солнечной панели и интерфейса USB, причиной которой является технология MPPT (см. Рисунок 1). Автор связался со службой технической поддержки компании с целью скорейшего получения ответа по данной проблеме, хотя устройство уже полностью работоспособно, только для подзарядки внутреннего аккумулятора используется пока солнечная батарея. Если простого способа использовать возможности одного и того же контроллера не найдется, то задачу подзарядки внутреннего аккумулятора можно решить с помощью отдельной специализированной микросхемы L6902.

Работа продолжается

На данный момент резервный источник (зарядное устройство) для USB устройств, собранное на оценочной плате STEVAL-ISV006V2, замечательно работает и заряжает встроенный аккумулятор от солнечной панели. Для достижения наилучшего результата требуется регулировка, а точнее, подбор резисторов-датчиков тока и напряжения, что особенно актуально при получении более высокой выходной мощности от регулятора L6920, или от фотоэлектрической панели большего размера. Не исключено использование более эффективных и компактных солнечных панелей, но их, все равно, будет недостаточно для получения выходной мощности 1- 2 Вт. Применение больших солнечных панелей (5 Вт) сразу сказывается на габаритных размерах резервного зарядного устройства. Самой основной задачей по-прежнему остается возможность использования контроллера SPV1040 для подзарядки внутреннего аккумулятора от порта USB.

Перевод: Vadim по заказу РадиоЛоцман

Источник

Рисунок 3.