Solarwandler mit MPPC

Linear setzt Energie-Ernte fort

Nachdem Linear Technology bereits einen Energy-Harvesting-DC/DC-Wandler anbietet, der extrem geringe elektrische Leistungen aus thermoelektrischen Wandlern einsammeln kann, folgt jetzt ein Wandler, der Solarenergie mit MPPC intelligent wandelt und bereits ab 250 mV Eingangsspannung anläuft.

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Der LTC3105 erntet elektrische Energie aus Solarzellen, bei denen das einfallende Sonnenlicht eher schwach ist oder die auf Kunstlicht zurückgreifen müssen.

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Der LTC3105 erntet elektrische Energie aus Solarzellen, bei denen das einfallende Sonnenlicht eher schwach ist oder die auf Kunstlicht zurückgreifen müssen.

Der LTC3105 arbeitet nach dem Anlauf bereits ab 0,2 V weiter und kommt auch mit Eingangsspannungen bis 5 V zurecht. Er setzt die Spannung hoch und liefert bis 400 mA ab. Seine typische Anwendung ist die Bereitstellung von Ladestrom, der einen Lithium-Ionen-Akku speist und dessen Ladezustand aufrechterhält.

Der LTC3105 ist für die Versorgung von Funksensoren und drahtlosen Datenerfassungssystemen gedacht.In Fällen, in denen es zu teuer oder unpraktisch wäre, solche Geräte aus dem Stromnetz oder aus Batterien zu versorgen, können sie mit »geernteter« Überschuss- oder Umweltenergie versorgt werden.In der Regel haben solche Geräte nur einen geringen durchschnittlichen Strombedarf, ziehen jedoch periodisch höhere Ströme.Der LTC3105 lässt sich beispielsweise zur Speisung eines Funksensors verwenden, der im Standby-Modus extrem wenig Strom verbraucht und dessen Stromaufnahme periodisch während der Messungen und Übertragung der Messdaten stark ansteigt.

Optimiert für Solar-Anwendungen bei geringer Intensität

Der Baustein ist optimiert für Solar-Anwendungen, in denen das einfallende Sonnenlicht eher schwach ist oder die auf Kunstlicht zurückfallen müssen. »Wir erwarten den Haupteinsatz an Solarzellen, die weniger als 500 mV bereitstellen. Deren elektrische Leistung wandelt der LTC3105 dann typisch in eine Ausgangsspannung zwischen 3,3 und 5 V bei einem Ausgangsstrom von bis zu 20 mA um«, sagt Linears Director of Product Marketing, Power Products, Tony Armstrong. Die 400-mA-Synchronschalter im LTC3105 maximieren den Wirkungsgrad, und der Burst Mode reduziert den Ruhestrom auf nur 22 ?A; das gewährleistet einen optimalen Wandlerwirkungsgrad unter allen Betriebsbedingungen.Die programmierbare MPPC-Steuerung stellt zudem sicher, dass aus jeder Energiequelle die maximal mögliche Energie entnommen wird.

Der LTC3105 enthält einen Hilfs-LDO, der eine feste Ausgangsspannung von 2,2 V bereitstellt und bis zu 6 mA Ausgangsstrom zur Speisung externer Mikrocontroller und Sensoren liefert, während der Hauptausgang einen Akku lädt.Nach dem vollständigen Laden kann der Hauptausgang eine Spannung von bis zu 5,25 V bei einem Ausgangsstrom bis zu 100 mA liefern. Der Chip regelt die Ausgangsspannung auch dann, wenn die Eingangsspannung die Ausgangsspannung übersteigt; das bietet dem Entwickler mehr Design-Flexibilität. Wenn andererseits das einfallende Licht zu schwach wird um noch Strom zu erzeugen, schaltet der LTC3105 in einen Abschaltmodus um (Shutdown-Modus). Dabei trennt er den Ausgang nicht nur von der Last, sondern er isoliert auch die Ein- und Ausgangsspannung. Die Stromaufnahme sinkt dann auf 4 µA.

Der LTC3105 ist mit Ausgangsabtrennung und Einschaltstrombegrenzung ausgerüstet und enthält eine Schaltung zum Verhindern parasitärer Schwingungen (anti-ringing). Er verfügt über eine Weichanlauffunktion (soft start), Automatische Leistungsanpassung und »Power Good«-Anzeige. Der LTC3105EDD ist in einem 10-poligen, DFN-Gehäuse (3 x 3 mm) untergebracht, der LTC3105EMS in einem MSOP-12-Gehäuse. Die Kombination dieser geringen Abmaße mit sehr kleinen externen Bauteilen ergibt eine äußerst kompakte Komplettlösung für Energy-Harvesting-Anwendungen.

1. Teil: Linear setzt Energie-Ernte fort
2. Teil: Was ist MPPC?

Weiterführende Links:

• Strom unter Kontrolle: Professionelle Energie-Optimierung von Embedded-Systemen
• Von der Forschungs- und Entwicklungsphase in die Anwendungen: Energy Harvesting statt Batterien
• Interview mit Bob Swanson von Linear Technology: »Energy Harvesting wird schon bald merklich zum Umsatz beitragen«
• Linear Technology zeigt den Königsweg zurück zum LDO: Viel Strom aus wenig Spannung