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...


    自动跟踪控制器

  控制器的输入端,光敏传感器分别由两只光敏电阻串联交叉组合而成。 每一组两只光敏电阻中的一只为比较器的上偏置电阻,另一只为下偏置电阻。 一只检测太阳光照,另一只则检测环境光照,送至比较器输入端的比较电平始终为两者光照之差。 具体电路如图4所示:光敏电阻RT1 , RT2 与电位器R27和光敏电阻RT3 , RT4 与电位器R28分别构成光敏传感电路。 将RT1 和RT3 安装在垂直遮阳板的一侧, RT4 和RT2安装在另一侧。 当RT1 , RT2 , RT3 和RT4 同时受环境自然光线作用时, R27和R28的中心点电压不变。 当只有RT1 , RT3 受太阳光照射, RT1 的内阻减小, LM 2903 的5 脚电位升高, 7 脚输出高电平, 三极管Q7 导通,JDQ 4工作,其触点3, 5闭合。 同时RT3 内阻减小, LM 2903的3脚电位下降, JDQ 5不工作,电机M 正转;当只有RT2 , RT4 受太阳光照射,同理,电机M 反转。 当转到垂直遮阳板两侧的光照度相同时, JDQ 4, JDQ 5都导通,电机M 才停转。 在太阳不停地偏移过程中,垂直遮阳板两侧光照度的强弱不断地交替变化,电机不停的运动,使太阳能接收装置始终面朝太阳。

 

图4 自动跟踪控制器

  充电管理电路设计

  锂电池的充电过程一般分为3个阶段: ①涓流充电阶段。 ②恒流充电阶段。 一般可以充电到电池容量的85%左右。 ③恒压充电阶段。锂电池过充,轻则减少电池寿命,性能变坏,重则产生漏液等。在本文的设计中,采用了线性充电管理芯片MCP73831,如图1所示。 该芯片具有输出电压准确,任意设定充电电流,自动转换充电模式,消耗电流极小(25uA ) ,过充监测保护等功能和特点。 MCP73831各管脚的功能:

  VDD 为输入电压端; VSS 为参考零电压端; VBA T为充电控制输出端; STA T 为充电状态输出端。 PROG为电流设定与充电控制使能端。 锂电池充电时,充电管理芯片MCP73831的PROG 接口须外接电阻到VSS,具体计算公式: IREG = 1000 (V ) /RPROG其中RPROG的单位为kΩ, IREG的单位为mA. 在本文设计中RPROG = 2kΩ。

  则IREG = 500mA. STA T的各接口状态及电路设计中指示灯的逻辑关系如表1所示。 充电管理芯片MCP73831通过检测锂电池的BA T引脚来判断电池的各个状态,从而对电池进行充电管理。 不发生过电压保护时,供电网络一方面对MCP73831提供5V 电压。 一方面通过D 5传输到JDQ2对后续电路供电。 应急充电时,外接5V 电源,一路通过D5到继电器JDQ 2. 另一路到达MCP73831对锂电池充电。 D5 阴极端输出电压5(V ) - 017 (V ) = 413 (V ) ,由于锂电池的电压在充满或非充满电状态的时候,都低于D6 阴极输出端电压(D5 , D6 共阴极) , 所以在应急充电的过程中, RT9193 正常工作。 在CMOS ( comp lem entary m etal2oxidesem iconducto r)型电压调节器RT9193的B P端和地之间连接一个22nF的电容,可以极大的减少调节器的输出噪声。在常温状态下,充电完成时电压412V 的锂电池, 消耗了90%的电量时候, 电压仍然会保持315V. 本文设计中选用电压调节器RT9193,即使314V 的时候,输出电压仍然可以稳定在313V。

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