Solar LED Lamp Control Design

Ich habe passende Library-Teile gefunden: 18V-TVSTVS für 3S/12V-Rails, 3A-Schottky für PV-Rückstromschutz und einen 2.5A/5A-PTC als verfügbare Schutzsicherung. Da der LED-Strom noch nicht spezifiziert ist, dimensioniere ich konservativ für ca. ≤2A Dauerlast.
Ich musste stoppen, weil aktuell keine ACUs verfügbar sind.
Bisher erledigt:
  • 3S-Akku-Anforderung aufgenommen.
  • Schutzbauteile ergänzt:
    • F1/F2/F3: 24V PTC-Sicherungen 2.5A hold / 5A trip
    • D1/D2/D3: 18V TVS-Dioden für 3S/12V-Rails
    • D4: 40V/3A Schottky für PV-Rückstrom-/Verpolschutz
  • PV-Netze teilweise umbenannt:
    • PV_RAW für Klemmen-seitigen PV-Eingang
    • PV_IN für geschützten PV-Eingang zum Lade-IC
Noch offen:
  • Akku-Schutznetz sauber fertigstellen: BAT_RAW / BAT_12V trennen, F1 korrekt in Serie setzen.
  • LED-Ausgangsschutz fertig verdrahten: F2 in Serie zu J3:Pin_1, D3 als TVS an den geschützten LED-Ausgang.
  • D1/D4 final vom Raw-Netz auf den geschützten PV-Pfad prüfen/korrigieren.
  • Projektdateien auf 3S LiPo aktualisieren.
  • ERC/Design-Review erneut ausführen und bereinigen.
Schutz fertig prüfen
Akku-Schutz verdrahten
LED-Ausgang schützen
PV-Schutz korrigieren
ERC/DRC ausführen
BAT_NTC
R1 P2 - Q1 G
Q1 D - J3 Pin_2
J2 Pin_1 - F1 P1
J1 Pin_1 - U2 VBUS
U3 SW - L1 P1
U2 ~INT - U1 GPIO5_A3_D3
L1 P2 - C1 P1
J2 Pin_1 - U2 BAT
R3 P2 - R4 P1
R10 P2 - R11 P1
J1 Pin_1 - F3 P1
F3 P2 - D4 A
J1 Pin_1 - F3 P1
U2 SYS - J3 Pin_1
R8 P2 - U2 SDA
J1 Pin_1 - U2 VBUS
U3 VCC - C6 P1
R3 P2 - R4 P1
R10 P2 - R11 P1
R9 P2 - U2 SCL
U3 SW - L1 P1
U2 BAT - U2 BATP
R5 P2 - R6 P1
R5 P2 - R6 P1
U3 BOOT - C5 P1
R8 P2 - U2 SDA
CHG_REGN
R8 P2 - U2 SDA
R9 P2 - U2 SCL
U1 D10_MOSI_D10 - R1 P1
J4 Pin_1 - R7 P2
L1 P2 - C1 P1
R10 P2 - R11 P1
U1 D10_MOSI_D10 - R1 P1
J1 Pin_1 - F3 P1
J2 Pin_1 - U2 BAT
U3 BOOT - C5 P1
U3 EN - C3 P1
U2 ~INT - U1 GPIO5_A3_D3
U2 SYS - J3 Pin_1
F3 P2 - D4 A
L1 P2 - C1 P1
R1 P2 - Q1 G
J1 Pin_1 - F3 P1
L1 P2 - C1 P1
U3 SW - L1 P1
R3 P2 - R4 P1
L1 P2 - C1 P1
R1 P2 - Q1 G
J1 Pin_1 - U2 VBUS
J4 Pin_1 - R7 P2
J2 Pin_1 - F1 P1
U2 BAT - U2 BATP
L1 P2 - C1 P1
J2 Pin_1 - F1 P1
J2 Pin_1 - F1 P1
Q1 D - J3 Pin_2
J4 Pin_1 - R7 P2
L1 P2 - C1 P1
R5 P2 - R6 P1
U3 EN - C3 P1
L1 P2 - C1 P1
U3 VCC - C6 P1
R9 P2 - U2 SCL
L1 P2 - C1 P1
J4
GND
R8
Resistance
4.7kΩ
GND
U2 ~CE - R4 P2
GND
R6 P2 - J4 Pin_2
J3
R7
Resistance
10kΩ
U2 ~CE - R4 P2
GND
R4
Resistance
100kΩ
R1
Resistance
100Ω
D1 A - D2 A
R3
Resistance
470kΩ
R6 P2 - J4 Pin_2
J2
R6
Resistance
100kΩ
GND
R2
Resistance
100kΩ
R10
Resistance
100kΩ
GND
GND
GND
J1
D1 A - D2 A
R9
Resistance
4.7kΩ
R6 P2 - J4 Pin_2
R11
Resistance
22.1kΩ
GND
GND
R5
Resistance
470kΩ
R6 P2 - J4 Pin_2
GND
GND
U3
F3
F2
F1
U1
D3
Q1
C2
Capacitance
100nF
C3
Capacitance
10µF
C5
Capacitance
100nF
C4
Capacitance
22µF
C6
Capacitance
1µF
D4
D1
U2
D2
C1
Capacitance
10µF
L1
Inductance
10µH

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Projekt-Spezifikation — Solar ESP32 Lampensteuerung
Ziel
Solarbetriebene 12V-Lampensteuerung mit 12V-LiPo-Akku, 12V-PV-Modul, externem Dämmerungs-/Lichtsensor, 12V-LED-Modul-Ausgang und XIAO ESP32-C3 als aufsteckbare Steuerung.
Architektur
  • PV-Eingang: J1 PV_IN / GND zum Solar-Lade-IC U2 BQ25672.
  • Akku: J2 BAT_12V / GND; mehrzelliger LiPo, Zielbereich bis 4S muss final bestätigt werden.
  • Systemversorgung: U2 SYS erzeugt SYS_12V für LED+ und den 3.3V-Regler.
  • 3.3V: U3 LMR33630 mit L1/C3/C4/C5 und Feedback R10/R11 versorgt U1 und Pullups.
  • Steuerung: U1 XIAO ESP32-C3 liest BAT_ADC, PV_ADC, LIGHT_ADC, kommuniziert mit U2 über I2C und schaltet LED_GATE_CTRL.
  • LED-Ausgang: J3 Pin 1 an SYS_12V; J3 Pin 2 über Q1 IRLML6244 als Low-Side-Schalter nach GND.
Auslegungsannahmen
  • LED-Ausgang vorläufig für ca. 2A ausgelegt; genaue LED-Modulleistung fehlt.
  • 3.3V-Regler für ESP32-C3 Spitzenströme bis ca. 500mA plus Reserve ausgelegt.
  • ADC-Teiler R3/R4 und R5/R6: 470kΩ/100kΩ, Skalierung ≈ 0.175×; 16.8V erscheinen als ca. 2.95V am ADC.
  • Lichtsensor an J4 wird als zweipoliger analoger Sensor gegen GND mit 10k Pullup nach 3.3V modelliert.
Offene Punkte vor Layout/Fertigung
  • Exakte Akku-Chemie und Zellzahl bestätigen (z.B. 3S LiPo 12.6V voll oder 4S LiPo 16.8V voll).
  • BQ25672-Ladeparameter, MPPT-Schwelle, NTC/TS-Netzwerk und Schutz-/Power-FET-Beschaltung anhand Datenblatt final dimensionieren.
  • LED-Modulstrom und thermische Anforderungen für Q1 und Leiterbahnbreiten festlegen.
  • Optional: Sicherungen/Verpolschutz/TVS an PV, Akku und LED-Ausgang ergänzen.
  • Ziel

  • Architektur

  • Auslegungsannahmen

  • Offene Punkte vor Layout/Fertigung

Solar ESP32 Lampensteuerung

Solar ESP32 Lampensteuerung thumbnail
Solarbetriebene 12V-Lampensteuerung mit LiPo-Akkuladung, XIAO ESP32-C3 Steuerung, Helligkeitssensor, Batteriemessung und MOSFET-Ausgang für ein 12V-LED-Modul.

Properties

Properties describe core aspects of the project.

Pricing & Availability

Distributor

Qty 1

Arrow

$4.32–$8.25

Digi-Key

$10.19

HQonline

$3.72

LCSC

$21.76–$21.85

Mouser

$17.98

TME

$5.28

Verical

$6.24–$24.26

Controls