Ступенчатый коммутатор-стабилизатор источников напряжения и нагрузок

[someuser]

Проектирую схему автономного освещения с "вечными" конденсаторами и малыми потерями, но не допру до лучшей топологии.
Есть 16 отдельных "батареек" по 3000F с напряжением, меняющимся при разряде от 2,3В до 0В.
Их широкий диапазон напряжений разряда неудобен для дальнейшего использования.
От них нужно запитать много светодиодов с напряжением
(3,2...3,5)*(1,2,3,...n) V.
Драйвер линейный наподобие CAT4101, падение на нём 500 мВ или меньше. Светодиодных потребителей - 3 лампочки в разных местах. Иногда отключаются совсем. Источник должен быть постоянно наготове и выдавать напряжение выше 4В, иметь околонулевой ток покоя (микроамперы).

Импульсный стабилизатор ставить не хочу, у него высок ток покоя и низок КПД при входном напряжении в диапазоне 4-36,8В и фиксированном выходном (4, 8, 12, 16...)В.

Значит нужен медленно переключаемый коммутатор и для источников и для потребителей.
Ступенчато переключающий схемы так, чтоб меньше тепла рассеивалось на драйверах светодиодов.

Вот схемку для 4-х "банок" набросал, она переключает источник из соединения 2 параллельных, 2 последовательных в режим 4 последовательных. Нужно 6 ключей.

Предложите наилучшую схему коммутации (матрицу?) для 16 банок.

Если брать дармовые полевики logic level с дохлых motherboard, N-channel, то как их лучше открывать с "защёлкиванием" (зарядить затвор и без дальнейших потерь на управление), но с гальванической изоляцией?

[someuser]

Кажется народ "не въезжает" в достоинства схем на 30 лет автономной работы - без электромагнитного смога и свинцовых аккумуляторов.

Вот такой ещё коммутатор придумал. Можно и минусовой выходной провод переключать, чтоб брать напругу ›4В с двух любых смежных последовательно соединенных заряженных банок.

Отбираемая мощность около 15 Вт. Переключения редко, ~0,01Гц.

Число "банок" не обязательно 5. Хоть 32-64-128 во всех сочетаниях. Но что лучше?

Чем можно открывать-закрывать полевики без статических потерь?
Оптрон, 2 триггера 74LVC74, но от чего их запитать?
Формирователь dead time нужен?

Второе изображение - "натюрморт", который оживить надо.
Подобные солнечные фонари уже делают, но наверное с ШИМами и банки до конца "высосать" не могут: http://www.solarcap-lighting.com/new/product_01.php

[niXto]

Соединить банки матрицей 4х4 и подключить импульсник.

Импульсный стабилизатор ставить не хочу, у него высок ток покоя и низок КПД при входном напряжении в диапазоне 4-36,8В и фиксированном выходном (4, 8, 12, 16...)В

Не пишите чушь, у современных импульсников КПД до 95%, в отключенном состоянии (ножка shutdown) потребление доли мкА. Подключайте к выходу импульсника н-ное количество диодов и вкл/выкл их через эту ножку.

У вашей "телефонной станции" КПД будет ГОРАЗДО меньше, тем более что при отключенной части банок они бессмысленно "теряются". Импульсник будет равномерно "выедать" заряд со ВСЕХ банок

[omercury]

Импульсник будет равномерно "выедать" заряд со ВСЕХ банок

И баночки придётся всё-равно ставить параллельно, иначе разряжаться(и заряжаться) они будут неравномерно - сомневаюсь, что их параметры идентичны. И питание схемы управления и определения освещённости надо резервировать (тот же аккумулятор), ведь основной источник зарядного тока - солнечные батареи? Время нарастания потенциала на ионисторах будет ооочень значительным и питать от этого уровня схему управления, мягко говоря, некрасиво.

[someuser]

у современных импульсников КПД до 95%

Только в узком диапазоне входных напряжений (см. рис.).
Или я не тот импульсник выбрал?

И питание схемы управления и определения освещённости надо резервировать (тот же аккумулятор), ведь основной источник зарядного тока - солнечные батареи?

Управление ручное-глазное, биоАЦП на 1 бит, "on/off"
Главное не перезарядить банки и схемы ограничителей не спалить переполюсовкой: https://kazus.run/forums/showthread.php?t=34256

И баночки придётся всё-равно ставить параллельно

Ну будет 64 банки по 0,5В параллельно, как забрать заряд?
А последовательно можно их "выжать досуха".

[niXto]

Только в узком диапазоне входных напряжений (см. рис.).

см. мой рисунок

[omercury]

Если мне не изменяет мой склероз, ионистр - штука полярная. При последовательном включении ранее всех разряженный начнёт перезаряжаться в обратную сторону.

[niXto]

Для этого там диоды будут стоять
И емкости можно выравнять

[Alex9797]

Если мне не изменяет мой склероз, ионистр - штука полярная

Полярность, указанная на электродах ионистора - довольно условна. Ничего страшного для ионистора не произойдет, если его зарядить обратной полярностью. Его электроды изготовлены из одинакового материала, и ничем принципиально не отличаются друг от друга.

[omercury]

Для этого там диоды будут стоять

Ну и что? Часть энергии уйдёт на перезаряд севших ионисторов до "-падение на диоде"(допустим 0,4в). А если их таких несколько? Весь выигрышь от "недобора" при параллельном соединении уйдёт на падение на ключах/диодах и на питание

"телефонной станции"

.
Ещё один вариант "выжимания досуха" .

Если захочется коммутировать любые отдельно взятые элементы, то количество ключей будет иметь квадратичную зависимость от числа элементов.

Ничего страшного для ионистора не произойдет, если его зарядить обратной полярностью.

Почти. Кроме расхода энергии на перезаряд - то есть снижение КПД системы.