Módulo de conmutación con MOSFET para sistema fotovoltaico

Diagrama en bloques del Sistema fotovoltaico

En este artículo describo la realización de un sencillo módulo de conmutación con MOSFET para sistema fotovoltaico a 12V controlado por una señal lógica generada por un microcontrolador o por un circuito digital . Este módulo puede ser usado para conectar o desconectar paneles fotovoltaicos, fuentes de alimentación o baterías. Este módulo hace parte del sistema didáctico de control para paneles fotovoltaicos  que estoy desarrollando.

Panel fotovoltaico instalado

El conmutador en si mismo es un dispositivo muy simple y para ello se podría usar un relé. El inconveniente de usar un relé está en las elevadas corrientes que debe controlar y consecuentemente en el costo de un dispositivo de este tipo. Hagamos una estima aproximada de la corriente: la situación peor sería en el caso de usar la alimentación de la red eléctrica, con la batería en plena carga y con un consumo de la instalación elevado.

Batería del sistema fotovoltaico y fuente de reserva

En mi sistema, la máxima corriente que la fuente de alimentación de 12V DC puede entregar es de 10A (120 Watt). En base al principio del "peor caso" es conveniente tener un buen margen de seguridad y por lo tanto el conmutador debe ser capaz de controlar corrientes de por lo menos el 50% más intensas de la máxima calculada, es decir: 15 A. Con corrientes de varios Ampers, el mejor modo es usar un semiconductor de potencia.

Circuito electrónico del conmutador con Mosfet

En mi proyecto he usado un transistor FET de potencia (MosFet de canal P) como se puede observar en el circuito de la figura. El MosFet es controlado por un transistor BC548 que mete a masa su puerta (gate) cuando es necesario que entre en conducción. El diodo en serie (del tipo Schottky) bloquea tensiones y corrientes en sentido opuesto. Por último, un led de señalación nos indica el estado del conmutador (en conducción o en corte).

Diagrama pictórico del conmutador con Mosfet

Se pueden usar distintos tipos de MosFet y de diodos Schottky, lo importante es que sean en grado de dejar transitar una corriente elevada y que, en el caso de diodo, la caída de tensión sea lo mas pequeña posible (por eso se usa un diodo de tipo Schottky). El diodo MBR1660 permite, una corriente máxima de 16A continuos (25 de pico) con una caída de tensión en él entre 0,3V y 0,5V. El MosFet IRF5305PBF permite el pasaje de corrientes muy elevadas (hasta 30A). Tanto el diodo Schottky que he elegido como el MosFet son bastante económicos. Es necesario agregar disipadores de calor para el MosFet y para el diodo Schottky como se observa en los diseños y en las fotografías.

Circuito impreso del conmutador

Para las entrada y la salida principales y también para la entrada de control he usado conectores con terminales de conexión por tornillo porque son muy cómodos para hacer el cableado, resistentes a corrientes elevadas y al mismo tiempo permiten de desconectar (y eventualmente reemplazar) la placa PCB fácilmente.

Conmutador terminado

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[ Circuito impreso del módulo conmutador con MOSFET (formato KiCad) ] (169)

 

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11 pensamientos en “Módulo de conmutación con MOSFET para sistema fotovoltaico”

  1. Me gustaria mucho poder aprender mas de tus proyectos pero como te dije en otro comentario estoy bastante en lo basico de la electronica. Si bien comprendo cada simbolo que es y se acerca de ley de ohm hace muchos anos que deje la tecnicatura en electronica y todo lo que sabia me lo olvide por completo por falta de practica. Espero y es mi sueño tener un laboratorio para poder diseñar y fabricar mis propios proyectos.
    El primero que quiero lograr es este mismo: Iluminacion por energia solar.

    !Coraje Marco, no tienes nada que perder. Seguí tu deseo! 🙂

  2. Hace tiempo que deje la electronica, pero realmente desde que vi tu pagina me enganche otra vez. Te felicito por todos tus proyectos y de a poco los estoy siguiendo he intentando hacerlos en casa. No aflojes, la verdad impresionante!

    Ricardo, me pone muy contento leer tus palabras. Pienso que en la vida es importante poder hacer también lo que a uno le gusta. De deberes ya estamos llenos. Gracias de corazón!!! 🙂

  3. Una consulta! Yo creo los circuitos con el livewire y me encuentro que no tengo muchas librerias y no encuentro ciertos componentes, tu has actualizado o se puede actualizar dicha libreria para los componentes faltantes?

    Hola Ricardo. No conozco LiveWire. Para los circuitos impresos yo uso KiCad que me gusta mucho y es completamente gratis. Para los esquemas y para las vistas pictóricas de las plaquetas uso un programa clásico de diseño vectorial con componentes que he hecho yo mismo.

  4. Muy buena pagina, hace mucho que la venia siguiendo, los articulos son completos y con buena explicación.

    Una pregunta, los Transistores Mosfet, son sensibles a la estatica del cuerpo, si tocas con la mano los terminales se puede dañar el componente?

    Hola Alan, yo solo últimamente estoy usando este tipo de transistores porque son muy prácticos para controlar leds de potencia o también tiras de leds y me parecen muy robustos. Nunca se me rompió uno y en general no adopto medidas especiales para evitar la electricidad estática. Tampoco lo hacía cuando construía circuitos digitales con tecnología C-MOS. Pienso que, no obstante las lógicas advertencias de los fabricantes, en general la tecnología moderna es bastante “resistente”

  5. Hola que tal me gustan mucho tus post pero este en particular es de mis favoritos y estoy por comprar unos paneles solares, pero tengo una duda y espero me puedas ayudar. Tengo baterías de 12v 1.2Ah sin usar y quería saber si con estas baterías podría hacer algo con lo de las celdas o no? Espero me puedas ayudar gracias. 
    Saludos 

    Hola Jorge. Son medio chicas las baterías. ¿Que tipo de panel piensas comprar? 😯

  6. Hola Gabriel como estas? yo soy un gran seguidor tuyo hace mucho tiempo. Desgraciadamente la cantidad de horas que trabajo no me da tiempo a estudiar y aprender lo que quisiera de electronica y trato de aprender y arreglarmela como puedo. Me esta costando muchisimo avanzar. Me gustaria hacerte una pregunta que me tiene muy intrigado. Cuando decidis hacer un proyecto desde 0 como elegis, seleccionas y sabes que componentes usar para cada cosa. Es decir por ejemplo para este modulo de conmutacion a mi nunca se me hubiera ocurrido como construirlo aunque tuviera en la cabeza la idea de lo que necesito. Espero ser claro con mi pregunta. Un abrazo grande!!! Marco desde Argentina. :mrgreen:

    Hola Marco, te agradezco tus palabras y lamento mucho que no puedas dedicar más tiempo a la electrónica. El tema de mis proyectos es medio largo de explicar. Te hago un resumen. Empecé con la electrónica 40 años atrás y toda la electrónica que he construido la proyecté yo mismo. Por lo tanto mi cabeza ya piensa de esta manera. Nunca pude hacer un circuito sacado de una revista de electrónica aunque si estas últimas me sirvieron como fuente de conocimientos prácticos. Una vez que algunos conceptos los tenés claros, basta combinarlos entre si para obtener cualquier cosa que se te ocurra. De cualquier manera, escribir artículos en el blog me ha permitido de ser mucho más creativo que antes. Se ve claramente la evolución entre los primeros artículos y los últimos. Para terminar, ningún invento sale de la nada, todas son ideas que de una forma u otra se ven por algún lado, yo solamente les doy forma. Un abrazo!!

  7. hola Gabriel, me encanta tu proyecto, me parece muy interesante y ,muy útil, 🙂 solo tengo una pregunta, de que voltaje y amperaje son tus celda y batería?? espero tu respuesta,
    saludos!!!

    Hola Majo, el panel es de 12V y 30 Watts. Con máxima luz solar la tensión de salida llega a 17V pero con la batería conectada a la salida, baja a 13V (tensión de carga normal). La batería que usé es de 26A/hora. Respecto al sistema y al proyectos te copio lo que respondí a Alex:

    “Aunque si las distintas versiones del sistema fotovoltaico que he instalado en el laboratorio funcionan muy bien, me he dado cuenta que no es fácil escribir un artículo completo que considere todas las variantes que seguramente se enfrentarán los que deseen hacer sistemas de este tipo y esto me ha complicado mucho las cosas. De cualquier manera estoy escribiendo un nuevo articulo sobre un proyecto fotovoltaico más fácil de realizar respecto a lo que he publicado anteriormente”

    Bueno, espero de haber respondido a tus preguntas 🙂

  8. Hola, este es el controlador se puede usar para tener por ejemplo una iluminacion con tiras led y conmutar los paneles, baterias y la fuente en caso de eventuales dias nublados que no cargue la bateria ?, yo te consulte en el post del taller ya que pretendo hacer la iluminacion de parte de la casa y un taller todo con leds y queria evitar el uso de los 220v para que el consumo sea menor.Muy buenos todos tus proyectos al igual que ricardo me pico nuevamente el tecnico y gracias a tu web empece a realizar este tipo de cosas.

    Hola Kenny. Dentro de muy poco (espero un par de días) publicaré un proyecto completo mucho más simple de hacer. 🙂

  9. Ahh muchas gracias, ya que estoy casi listo para empezar la instalacion y teniendo mas claro que es necesario para la conmutacion de un sistema a otro de alimentacion de la instalacion, veria los costos y elementos a comprar.

    Lo dicho es hecho Kenny: he ya publicado el nuevo proyecto del sistema fotovoltaico 🙂

  10. Hola, como siempre un temazo de circuito. Tengo dos baterias de 12v, una de 80A y otra de 110A.La de 80 esta conectada a la placa y la otra es de reserva por si se agota la otra. Este circuito me serviria para que cuando la primera se agote, entre en funcionamiento por asi decirlo la segunda??

    Hola Luis, pienso que sea posible pero quizás sea necesaria alguna modificación. ¿Puedes explicar en modo más detallado como trabaja el sistema que tienes y como te gustaría que trabaje?

  11. hola me gusta mucho tu proyecto quisiera realizar algo similar pero para potencias mas alta como podria modificar lo te lo agradecería.

    Hola Ivan, El trabajar con potencias mayores requiere toda una serie de consideraciones tecnológicas y de seguridad bastante complejas que escapan del alcance de los proyectos de inventable. Es un argumento interesante pero lamentablemente no dispongo del tiempo libre para poder profundizar y publicar artículos sobre ello. Lo siento.
    Gabriel

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