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一种太阳能电池板电池充电器设计全过程

2011-11-15 15:25
FlappyBird
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  一个理想二极管电路设计与 DC133A 充电系统的输出串联,利用 LTC4414 实现电路保护,并允许在充电电路以最小损耗运行的同时使用电池。这种自动电源通路 (PowerPath?) 控制使外部设备能够自由地用太阳能电池板或电池供电。当太阳能电池板功率不足时,电路自动转为从电池吸取功率。该电路设计与 LTC4414 数据表第九页上的图 2 类似。LTC4414 (8 引线 MSOP 封装) 控制一个外部 P 沟道 MOSFET,以产生接近理想的二极管功能,用于电源切换。这允许多个电源高效率进行"或" 操作;在本文情况下,电源是太阳能电池板和电池。当连接一个外部设备时,电池和充电系统接受负载状态。在无负载时,将对电池充电。因此该设计允许一起使用太阳能电池板和电池供电,同时运行电池充电过程。这一部分没有演示板可用,因此我按照定制电路板上的应用电路进行设计。

  电流检测系统与电池串联,利用并联检测电阻器测量电池的输入充电电流和输出放电电流,而无需断开电路。图 3 的方框图仅说明了输入充电电流。LTC6103 (采用 8 引线 MSOP 封装,在 4V 至 60V 范围内工作) 是一个双路独立电流检测放大器,可通过外部检测电阻器监视电流。该器件以 mV 为单位测量和提供电池充电和放电电流的电流比率输出。在本文情况下,它帮助指示电池充和放了多少电量。这是一种以低功率损耗读取电流的方法,这对保持一个高能效系统至关重要。我略微调节了 LTC6103 (DC1116A) 演示板以实现这一点。引脚 8 和 7 分别与进入电池的电流通路 +IN_A 和 -IN_A 串联。这将提供进入电池的充电电流。引脚 6 和 5 相互掉换后反着连接,以测量电池放电电流通路,+IN_B (引脚 5) 连接到 -IN_A (引脚 7),-IN_B (引脚 6) 连接到 +IN_A (引脚 8)。电阻器的值以 10 为倍数改变和调节,以便在 0.1Ω 并联检测电阻器与电路串联时,输出以 100mV/A 变化。图 5 中的万用表显示整个系统的结果。太阳能电池板输出电压是 17.11V,电池电压为 12.95V,充电电流是 3.58A.

图 5:万用表显示 17.11V 太阳能电池板输出,12.95V 电池充电电压;3.58A 电池充电电流

  ADC 和微控制器读数

  我决定,每次检查电路是否正常运行时不使用电压表,因为电压表在沙漠中难以携带。为了避免携带多个万用表,我用一个微控制器和 ADC 来读取系统的电压值,并在一般的 LCD 显示屏上显示信息。这种方法可就电路性能提供实时数据,而无需连接几个万用表。

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