Uso de un Zener para proteger los dispositivos de la sobretensión solar

Estoy fabricando algunos dispositivos bastante rudimentarios que se alimentan directamente de paneles solares. La inestabilidad no es un problema, pero quiero evitar la sobretensión.

Estoy usando dos paneles de 100W en serie y quiero asegurarme de que en un día muy (¡muy!) soleado no supere los 30V.

Si uso un diodo Zener de 30 V solo, ¿estaría bien? Mirando la curva de potencia, ¿tengo razón al suponer que no habrá energía si un Zener la corta? ¿El panel intenta arreglar la corriente para que el voltaje caiga?

Curva de corriente-voltaje

¿Esto es opuesto a un suministro de voltaje constante que lo haría explotar? ¿O me he perdido el punto?

¿Cuál es el voltaje de circuito abierto y la corriente de cortocircuito?
Las células solares tienen voltajes de salida máximos muy predecibles. Solo asegúrese de no poner tantas celdas en serie que puedan exceder los 30 V con la máxima insolación posible.

Respuestas (1)

El zener no "corta" la fuente de alimentación (panel), simplemente limita el voltaje del terminal a un valor fijo. El zener disipará una potencia igual al voltaje del zener multiplicado por la corriente que el panel puede entregar a ese voltaje (menos la corriente que consume la carga, por supuesto), por lo que debe tener una potencia nominal adecuada.

Puede "amplificar" la capacidad de manejo de energía de un diodo zener con un transistor de potencia, que luego puede atornillar a un disipador de calor. Tal configuración podría absorber los 100W completos del panel si es necesario.

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Este circuito no hace nada mientras el voltaje de entrada sea menor que el voltaje zener. Sin embargo, una vez que el zener comienza a conducir, el transistor también conducirá alrededor de 50 veces la corriente del zener y disipará alrededor de 50 veces la potencia. Si el panel puede entregar, digamos, 3A @ 30V, el transistor se disipará alrededor de 88W y el zener se disipará alrededor de 2W.

La respuesta de Dave es exactamente correcta, y el enfoque puede estar bien si el Zener casi nunca está encendido (que puede ser el caso). Cuando está encendido, el Zener disipará 30V*Ipanel. Si usara un circuito con un elemento de paso (un regulador lineal), solo disiparía (Vin-Vout) * Ipanel. El elemento de paso podría ser un FET RDSon bajo para que las pérdidas normales sean pequeñas. La mejor solución es construir o comprar un controlador MPPT para conectarlo al panel para aprovechar al máximo su energía y regular el voltaje de salida.
Ah, sí, comencé a darme cuenta de que así es como funciona después de hacer la pregunta, ¡gracias por ayudar! Mi carga es un amplificador de 40 W, pero probablemente apenas use energía cuando está en silencio, por lo que si en un día soleado y el amplificador está en silencio, el zenner probablemente consumirá bastante energía.
¿Qué tal agregar un Zener más en paralelo?
Para cualquiera que vea esto más de 6 años después, dos diodos zener en paralelo no funcionan porque debido a imperfecciones de fabricación, uno tendrá un voltaje ligeramente más bajo que el otro. Esto significa que uno se encenderá primero, conduciendo toda la corriente y el otro nunca se encenderá.
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