Convertitore dc/dc per miniturbina con uscita 12.3V

[stefanopc]

Dovrei realizzare un alimentatore/convertitore/caricabatteria di piccola potenza che alimenti un carico con batterie tampone (3S1P Li-ion 18650) a 12.3V.
Il carico è intorno agli 8W e se la batteria si dovesse scaricare viene isolato fino a che il valore di tensione (carica) non risale oltre la soglia prefissata.
Al suo ingresso é collegata una mini turbina idraulica - alternatore con uscita trifase.
La potenza (misurata dopo il ponte) fornita è variabile tra 6 e 24W con tensione variabile tra 6 e 14V.

Ovviamente si vorrebbe avere sempre un minimo di corrente in uscita con un rendimento di conversione almeno intorno all' 80% specialmente tra gli 8 e i 12V in ingresso.

Contemporaneamente occorre comunque limitare la massima tensione in uscita al valore desiderato quando la turbina è a piena potenza.

Stavo pensando ad un convertitore elevatore (boost) con un regolatore parallelo in ingresso che interviene abbassando la tensione (a valle del ponte ) quando la stessa supera i 12V.
In questo modo si riduce anche la massima velocità (fuga) della turbina durante il funzionamento a basso carico.
Probabilmente sarebbe indicato anche avere un comportamento con inseguitore MPPT.

Si accettano suggerimenti sia riguardo la tipologia circuitale più conveniente che la relativa componentistica.

Ciao

[gill90]

perché non direttamente un buck-boost?

Qui sul sito della TI trovi un sacco di opzioni che potrebbero fare al caso tuo (ad esempio questo). Visto che la potenza in gioco non è altissima puoi tranquillamente ricadere su un convertitore con power integrati.

[stefanopc]

Grazie del suggerimento molto interessante.
Ciao

[ThEnGi]

Non so la curva di carico di una turbina idraulica, ma per i pannelli solari ci sono molti integrati specifici.

Se guardi TI (Texas per gli amici ha anche il tool per la progettazione con i sui IC)

Ti lascio un esempio il BQ25756: Link

Molti sono disponibili sia standalone "programmabili" tramite resistenze che eventualmente tramite bus I2C. Dovrebbe soddisfare tutte le tue richieste.
Oltre al sistema MPPT integra anche un controllo a "finestra" magari più idoneo al tuo uso

Una (grossa) pecca è il fatto che usano package abbastanza piccoli e saldabili solo con aria calda

Non è la soluzione al tuo problema ma spero possa esseri di ispirazione

[stefanopc]

Molto interessante anche questo genere di integrato.
Ho visto tramite il sistema di ricerca anche il BQ25798 che sembra più adatto alla potenza da gestire.
Certo che 29 pin da 2/10 mm in un quadrato 4x4 sono una bella ....a
Probabilmente uno o due si possono saldare anche in modo tradizionale.
Ciao

[ThEnGi]

Certo che 29 pin da 2/10 mm in un quadrato 4x4 sono una bella ....a

Lo so, sono veramente NANOscopici. Ti chiedi veramente come faccia a starci quella roba nella superficie di 3 chicchi di riso

Mi ero interessato è l'unica idea che mi era venuta in mente era fare una breakout board con i componenti minimi (condensatori, resistenze, induttore data la frequenza), portare fuori il resto e farsela assemblare. Ma credo che a conti fatti per 5 pz siamo sui 50/70€

[stefanopc]

Credo che per tentare un approccio graduale al problema potei cominciare con il più semplice ltc3780 di cui si trova una versione già pronta ad un prezzo più umano con i trimmer alla vecchia maniera.
Dover affiancare un Micro con diverse decine di registri da impostare per quanto nel mio caso molto istruttivo al momento non è nelle mie possibilità soprattutto a livello di tempo.
Questa versione (forse) ha anche un Lm358 con cui si attuando due funzionalità aggiuntive.
Lo spegnimento per minima tensione in ingresso e il funzionamento a corrente costante.
Probabilmente non è troppo complicato modificare il cutoff in controllo PWM pseudo MPPT come già realizzato su altro dc/dc step down.
https://wiki.beyondlogic.org/index.php? ... g_pressure
Ciao

[richiurci]

Una domanda: per limitare la velocità massima non devi prevedere un carico resistivo sul quale scaricare la potenza generata quando la batteria è totalmente carica?

[stefanopc]

Ciao Riccardo.
Nel primo messaggio dove avevo ipotizzato di utilizzare il regolatore parallelo per limitare la tensione alla massima velocità sicuramente la velocità di fuga sarebbe stata contenuta dal regolatore.
Essendo in realtà non una vera turbina ma una minuscola pompa centrifuga a magneti permanenti "utilizzata al contrario" è probabile che non ci siano grandi problemi comunque vada.
Di solito sono le turbine ad azione (pelton) che tollerano malamente il funzionamento senza carico mentre le turbine a reazione (francis) ne risentono in misura minore.
Posso sicuramente sentire il parere dello specialista della parte idraulica.
In ogni caso a vuoto non dovrebbe mai andare perché il carico è collegato in modo permanente ed ha un assorbimento abbastanza costante.
Stavo anche valutando se mettere effettivamente una batteria al litio o un Supercap da 20 o 40F 12V.
Al freddo le Litio non sono un granché mentre i Supercap vanno forse un pochino meglio.