智能太阳能充电电路设计
发布时间:2012-12-11     来源: OFweek太阳能光伏网
本文摘要:针对油田无线示功仪及其无线网络节点的供电问题,采用开关电源技术实现了太阳能组件电压变化或负载波动时自动调节占空比的供电网络,运...

    太阳能组件产生的电能,一路经过开关变压器T1 的122绕组加至开关管Q1 的集电极( c) ,另一路经过R1 为Q1 提供基极电压。 当基极( b)的电压为高电平时, Q1 开始导通,变压器T1 的122绕组中产生1正2 负的电动势,经T1 耦合,在T1 的324绕组中产生3正4负的感应电动势,此电动势经R5 , C2 叠加到Q1的基极( b) ,使Q1 迅速饱和导通。 由于变压器T1 的122间的电流不能突变,在此过程中会产生1负2正的电动势。 变压器T1 的324绕组中感应出3负4正的电动势,通过R5 , C2 ,使Q1 迅速进入截止状态。 经R1 对C2 的不断充电, Q1 又开始导通,进入下一轮的开关振荡状态。 在导通期间, T1 变压器的副边绕组526,经整流二极管D4 向外输送能量。

  稳压电路由稳压管D0、三极管Q2 等元件组成。 当负载减轻或太阳能组件输出电压升高时, A 点电压上升。 当该电压大于511V 时, D0 击穿, Q2 因b2e结正向偏置而迅速导通,使Q1 提前截止,从而使输出电压趋于下降;反之,则控制过程相反,从而使变压器T1 副边输出电压基本稳定。 当负载过重时, Q1 的c2e电流增大, R4 上的压降也随之增大。 当该电压大于017V 时, Q2 导通, Q1 截止,达到过流保护的目的。 为避免截止期间变压器T1 的122 绕组感应出的尖峰脉冲击穿开关管Q1 ,并联了尖峰脉冲吸收电路。

  过电压保护控制

  过电压保护控制,具体电路如图3所示:整流二极管D4 接过电压保护继电器JDQ1输出。 充电控制管理芯片MCP73831最大输入电压为6V. 虽然供电网络基本输出电压为5V,但当光照强度发生剧烈变化或负载变化较大时,输出电压仍然会有一定波动,为保护MCP73831不因短时的电压波动而损坏,设计了过电压保护控制器。 当W1 的电压超过6V, JDQ 1会断开输出电路,MCP73831因断电而得到保护。 具体分析如下:此部分电路设计主要采用了LM 2903电压比较器和外围电路扩展而成。 LM 2903包含两路比较器,1, 2, 3脚为一路, 1脚为OU TPU TA, 2, 3脚为IN PU TA. 5, 6, 7脚为另一路, 7脚为OU TPU TB, 5, 6脚为IN PU TB. 其中过电压保护控制器用5, 6, 7脚的比较器。电阻R11 , R13分压后接至比较器的5脚。 当电压大于6V 即分压值大于214V. 比较器的7脚输出电平由低转为高。 Q3 饱和导通,则Q5 截止,安全工作指示灯熄灭,接点J1为高电平,此时JDQ 1开始工作,供电电路与后续电路断开,同时过电压红色警示灯亮起。

 

图3 过电压与过放电保护控制电路

  过放电保护控制

  当锂电池电压低于315V 时,即电池电量释放92%以上时,认为不能继续放电,否则锂电池内部介质会发生变化,致使充电特性变坏,容量降低等。 为此设计过放电保护控制电路,此电路的具体设计如图3,分析如下:采用了LM 2903的1, 2, 3脚组成的一路比较器,与外围器件构成过放电压比较器, R12 , R14分压后接至LM 2093的3脚。 当电压值小于315V 时,分压值小于214V, LM 2903的1脚由高电平转变为低电平, Q4 由导通转变为截止状态, Q6 饱和导通, JDQ2工作,同时过放红色指示灯亮。

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