Apagado de la energía solar mediante mosfet

Question

Tengo la siguiente situación:

• ESP32 alimentado a través de una batería LIPO
• Panel solar de 5 V (1 W)
• Cargador de batería LIPO (a través del panel solar)
• divisor de tensión para detectar la corriente que fluye a través del panel solar al cargador
• MOSFET de canal N para apagar el panel solar (evitando así cargar la batería) si la batería ya está cargada.

Como se puede ver en los esquemas, conecto P2 con el terminal positivo del panel solar, que luego fluye hacia P3, desde aquí conecto al terminal positivo del cargador LIPO. Luego conecto el terminal negativo del cargador LIPO a P1. Luego P4 al terminal negativo del panel solar. Esperaba poder encender y apagar el MOSFET a través del pin 25 (del ESP32), pero nunca se apaga del todo. Tenga en cuenta que el cargador tiene masa común con el ESP32.

¿Sabe qué estoy haciendo mal? ¿Alguna sugerencia para mejorar esta conmutación?

Answer 1

He aquí un esquema simplificado de lo que posiblemente esté ocurriendo:

simular este circuito - Esquema creado con CircuitLab

El terminal positivo del panel solar está conectado al chip cargador (omitida la resistencia de detección de corriente / divisores de tensión para mayor claridad). El chip cargador tendrá alguna fuga a tierra.

Dado que estamos intentando modelar la situación en la que el MOSFET está apagado (terminal negativo del panel solar "desconectado") no fluye corriente. Sin corriente no hay caída de tensión a través de esta resistencia de fuga. Así que podemos decir que el terminal positivo del panel solar está a potencial de tierra.

Esto significa que el terminal negativo del panel solar está por debajo del potencial de tierra. Por lo tanto, hay una tensión negativa en la fuente del MOSFET.

Por lo tanto, incluso cuando la puerta del MOSFET está conectada a tierra para apagar el MOSFET, hay una tensión puerta-fuente que impide que el MOSFET se apague completamente.

No puede encenderse completamente en este estado. Eso conectaría la tierra (puerta) a la fuente que apagaría el MOSFET, por lo que está atascado en algún lugar en el medio en su región lineal.

Una posible solución sería cambiar el lado de alta del panel solar:

simular este circuito

Estoy usando BJT en este ejemplo porque son impulsados por corriente en lugar de voltaje impulsado como MOSFETS. Con el bajo nivel de voltaje involucrado, y el hecho de que el voltaje del panel solar podría fluctuar con los niveles de luz, uno podría tener problemas para mantener suficiente voltaje puerta-fuente para mantener un MOSFET completamente encendido.