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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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  因为电池板可能只提供 4A 的最大峰值电流,所以输入端的这种欠流使系统闭锁,并保持闭锁状态直到系统复位为止。简单的解决方案是,当输入电压降至低于某个门限时,复位 LTM4607 微型模块稳压器上的 RUN 引脚。当电池板电压下降时,用一个带设定基准电压的比较器去触发可以做到这一点。不幸的是,这个解决方案不是最佳的,因为视电池板接受的太阳光照射量的不同,会引起系统或者接通或者断开。一个更适合的解决方案是,就太阳能电池板电压而言,调节充电电流,这样,4A 的充电电流就随着太阳能电池板上太阳光的照射量而变化。当太阳能电池板输出电压下降时,到电池的充电电流也应该下降。

  我的一位同事对这个问题苦苦思索后,建议使用一个运算放大器和 MOSFET 来控制 LTC1435 上的 PROG 引脚。这个引脚控制充电电流输出值,使该输出值与从这个引脚吸出的电流值成比例。运放跟踪太阳能电池板的电压,视电池板电压值的不同而不同,调节 MOSFET 的 Rds-on 并控制电流。当电池板电压是最大值时,运放控制 MOSFET 至完全接通,从而允许吸出最大电流,并提供 4A 充电电流。当电池板电压较低时,充电电流也应该较低,以保持合适的功率输出。我迅速增加了一个采用 LT1006 运算放大器的电路,附在 DC133A 演示板上。我的时间不够了,而且仍然在琢磨偏置 MOSFET 上的电阻器、以实现最大充电电流。我的一个朋友建议我使用一个可变电位器,来快速解决电流偏置问题,而不再计算电流和电阻。当太阳能电池板电压达到 10V 的中间点时,我需要将充电电流降低一半。在最大值 20V 时,充电电流应该是 4A.他建议我设置电位器,以在太阳能电池板电压为 20V 的测试中,提供最大电流,并在缓慢调节电位器至 2A 充电电流而不闭锁的同时,将电压降至 10V.这个建议起了作用,当太阳能电池板输出下降时,电路不再闭锁了。该系统最大限度地充分利用了太阳光,而不管处于一天的什么时间。

  结果顺利完成活动并返家

  我们的系统和演示板在沙漠中存活下来,经受了沙尘暴、酷热和干燥环境以及 100?F 的太阳暴晒。电池支撑住了,没有发生故障。LED 灯上覆盖了厚厚一层干盐湖灰尘,但是仍然足够有效,发出足够亮的光,让我们能收拾东西。我们离开时是午夜,所以这些灯是最后收拾的。喷雾系统的表现值得赞赏,当我们需要躲避炎热时,喷雾系统就喷出一层宜人的凉水。营地 (图 9) 凉爽、舒服,是我们在沙漠中逗留4天的家。这套系统回到家时完好无损,功能正常,明年还可以再用。

图 9:在营地的太阳能电池板利用凌力尔特公司的演示板给电池充电

 

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