太阳能充电控制器的设计方案
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太阳能充电控制器的设计方案
　　目前，光伏发电装置在边远地区的通讯、交通、电力及农牧区得到了广泛应用，但往往因为充放电不合理，造成控制器故障较多、蓄电池使用寿命短、维修麻烦，影响其正常使用，所以有必要设计一款结构简单、性能优良的器。本文引用地址：　　1 光伏发电充电控制系统　　光伏发电充电控制系统主要由太阳能电池板、蓄电池和控制器组成，其系统框图如图1所示。为了提高控制器的可靠性、延长蓄电池的使用寿命以及提高允电速度，本设计特别采用了UC3906芯片进行充电控制。并且在设计中加入了Buck-Boost变换器，调节太阳能电池的输出，提高了整个系统的效率。　　　　2 UC3906的结构及工作原理　　UC3906是美周TI公司专门针对铅酸电池充电设计的。内部的逻辑电路提供三种充电状态，并对温度进行了精确的跟踪补偿，可以发挥电池的最大容量，延长电池的使用寿命。　　图2为UC3906的内部结构图，其内部为混合电路，既有模拟电路，又有数字电路。模拟电路包括限流单元、电流检测单元、带温度补偿的参考电压单元，低电压检测单元等。数字电路主要包括两个RS触发器。该芯片内含独立的电压控制回路和限流放大器，它可控制芯片内的驱动器。驱动器提供的输出电流达25 mA，可直接驱动外部串联的调整管，从而调整充电器的输出电压和电流，电只三和电流检测比较器检测蓄电池的充电状态，并控制状态逻辑电路的输入信号。　　　　UC3906一个非常重要的特性就是其内部的精确基准电压随环境温度的变化规律与铅酸电池电压的温度特性完全一致。同时，该芯片只需1.7 mA的输入电流就可以工作，因而可减小芯片的功耗，实现对工作环境温度的准确检测，保证电池既充足电又不会严重过充电。除此之外，UC3906芯片还包括一个输入欠压检测电路以对充电周期进行初始化，并可驱动一个逻辑输出。　　3 电路设计　　3.1 Buck-Boost变换电路的设计　　Buck—Boost变换电路如图3所示。为使晶体管工作在开关状态，在其基极与发射极之间施加周期一定、高电平存在时间可调的驱动脉冲信号。在一个周期中晶体管导通时间T册与周期Ts之比称为占空比，用D表示。　　　　以连续导电模式为例分析其工作原理：在晶体管导通，二极管截止期间，电源电压向电感输入能量，靠滤波电容维持输jJj电压基本不变；　　在晶体M=Uo／uin=D／（1一D） （1）　　由此看出Buck-Boost变换器的稳态电压变比既可小于1（D《0.5时），也可以大于1（D》O.5时），所以Buck-Boost变换器也称为升降压变换器。其优点是电路简单，电压变比可由零到无穷大变化，也就是说既可升压又可降压。因此，当太阳能输出电压发生变化时，只要适当调节Buck-Boost的占空比就可保证蓄电池输入电压的稳定。　　3.2 UC3906的外围充电电路的设计　　根据前面介绍的UC3906的工作原理，以12 V25 AH铅酸蓄电池为例，设计出的UC3906的外围电路如图4。其中，输入电压Ui。=18 V，过充电压Uoc=15 V，浮充电压UF=14.5 V，过充转换电压U12=14.25 V，浮充转换电压U13=11.7 V，最大充电电流Imax=2.5 A，过充终止电流Ioc=0.25 A。　　　　由于充电器始终接在蓄电池上，为防止蓄电池电流倒流入充电器，在串联调整管与输出端之间串入一只二极管。同时，为了避免输入电源中断后，蓄电池通过分压电阻R，、R2、R3放电，使R3通过电源指示晶体管（脚7）接地。　　18 V输入电压加入后，Q1导通，开始恒流充电，充电电流为2.5 A，电池电压逐渐升高。当电池电压达到过充电压Uoc的95％（即14.25 V）时，电池转入过充电状态，充电电压维持在过充电电压，充电电流开始下降。当充电电流降到过充电终止电流（Ioct）时，UC3906的脚10输出高电平，比较器LM339输出低电平，蓄电池自动转入浮充状态。同时充足电指示发光管发光，指示蓄电池已充满。　　4 结语　　本设计最大的特点就是在传统的控制器的基础上加入了Buck—Boost变换器，并且使用了专门的充电控制芯片UC3906。整个充电器体积小，结构简单，具有良好的充电管理和维护功能，有利于延长蓄电池的使用寿命和提高充电效率，具有非常高的使用价值和推广价值。
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众所周知，太阳能电池板有一个IV曲线，它表示该太阳能电池板的输出性能，分别代表着电流电压数值。两条线的交叉点表示的电压电流就是这块太阳能电池板的功率。不利的是，IV曲线会随辐照度、温度和使用年限而变化。辐照度是给定表面辐射事件的密度，一般以每平方厘米或每平方米的瓦特数表示。如果太阳能电池板没有机械式阳光追踪能力，一年中辐照度会随着太阳的移动变化约±23度。此外，每天从地平线到地平线太阳移动的辐照度变化，可导致输出功率在一整天的变化。为此，安森美半导体开发了一款太阳能电池控制器NCP1294，用来实现太阳能电池板的最大峰值功率点跟踪（MPPT），以最高能效为蓄电池。本文将介绍该器件的一些主要功能和应用时需要注意的问题。增强型电压模式PWM控制器NCP1294是一款固定频率电压模式PWM前馈控制器，包含电压模式运作所需的所有基本功能。作为支持降压、升压、降压-升压及反激等不同拓扑结构的充电控制器，NCP1294针对高频初级端控制操作进行了优化，具有逐脉冲限流及双向同步功能，支持功率最高达140 W的太阳能板。这款器件提供的MPPT功能能够定位最大功率点，并实时根据环境条件来调节，使控制器保持接近最大功率点，从而从太阳能板析取最大的电量，提供最佳的能效。此外，NCP1294还具有软启动、精确控制占空比限制、低于50 μA的启动电流、过压和欠压保护等功能。在太阳能应用中，NCP1294可以作为一种灵活的解决方案，用在模块级电源管理（MLPM）解决方案。基于NCP1294的参考设计最大功率点追踪误差小于5%，可以为串联或并联的四个电池充电。图1是NCP W太阳能控制器框图。图1：安森美半导体的NCP W太阳能控制器框图 如图1所示，该系统的核心是功率段，它必须承受12 V至60 V的输入电压，并产生12 V至36 V的输出。由于输入电压范围覆盖了所需的输出电压，必须有一个降压-升压拓扑结构来支持应用。设计人员可以选择多种拓扑结构：SEPIC、非反相降压-升压。反激式、单开关正激、双开关正激、半桥、全桥或其他拓扑结构。设计工作包括根据功率需求的增加隔离拓扑结构。电池充电状态的管理是由适当的充电算法完成的。太阳能电池板安装技师可以选择输出电压和电池充电速率。由于控制器要连接到太阳能电池板，它必须具有最大功率点跟踪，为最终客户提供高价值。控制器有两个正使能(Enable)电路，一个电路检测黑夜时间，另一个检测电池的充电状态，使外部电路不会使电池对损坏点放电。由于控制器将由不同程度经验的现场技术人员和新手安装，因此重要的是输入和输出必须有反向极性保护。另外，控制器和电池可能安装在过热或过冷的位置，控制器必须采用电池充电温度补偿。设计还应包括安全功能，如电池过压检测和太阳能电池板欠压检测。
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什么是控制器?
控制器是指控制各个部件运行的控制部件。
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推荐到论坛，赢取4积分12V和24V太阳能面板专用——20A太阳能MPPT充电控制器设计（原理图、PCB、GUI源码）
20A太阳能概述：& & & &此设计是一种 20A 最大功率点跟踪 (MPPT) 太阳能充电控制器，专为对应于 12V 和 24V 面板的输入而设计。此设计面向中小型功率太阳能充电器解决方案，能够通过 12V/24V 面板和 12V/24V 电池工作，输出电流高达 20A。& & & &&此设计注重扩展性，通过将 MOSFET 改为 100V 额定部件可以轻松适应 48V 系统。用户还可以通过使用当前所用的 MOSFET 的 TO-220 封装版本将电流增加到 40A。这种太阳能 MPPT 充电控制器在设计时即考虑了现实因素，其中包括电池反向保护以及硬件中提供但未作配置的软件可编程警报和指示。& & & &&此设计在 24V 系统中以全负载状态工作的效率高于 97%。对于 12V 系统，效率高于 96%，其中包括电池反向保护 MOSFET 中的损耗。20A太阳能MPPT充电控制器电路系统框图：20A太阳能MPPT充电控制器电路特性：
在 12V 和 24V 系统中以全负载状态工作的效率高于 96%支持宽输入电压范围：15VDC - 44VDC灵活设计，支持 12V 或 24V 太阳能面板输出电流：最大 20A小电路板外形：130 mm x 84 mm x 22 mm
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大家都在看：
描述LT(R)3652 是一款完整的单片式、降压型电池充电器，可在 4.95V 至 32V 的输入电压范围内运作。LT3652 提供恒定电流 / 恒定电压充电特性，最大充电电流可在外部设置至高达 2A。该充电器采用了一个 3.3V 浮置电压反馈基准，因此可以使用一个电阻分压器来设置任何期望并可高达 14.4V 的电池浮置电压。LT3652 运用了一个输入电压调节环路，如果输入电压降至一个编程电平 (由一个电阻分压器来设定) 以下，则该输入电压调节环路将减小充电电流。当 LT3652 由一块太阳能电池板来供电时，输入调节环路将用于把太阳能电池板保持在峰值输出功率。可以通过配置使 LT3652 在充电电流降至编程最大值的 1/10 (C/10) 以下时终止充电操作。当充电操作终止时，LT3652 将进入一种低电流 (85μA) 待机模式。如果电池电压下降至编程浮置电压以下达 2.5%，则一种自动再充电功能将起动一个新的充电周期。LT3652 还包含一个可编程安全定时器，用于在到达一个期望时间之后终止充电操作。这在电流小于 C/10 的条件下提供了 "Top-Off” 型充电。典型应用：特点： 提供用于太阳能应用中峰值功率跟踪 (MPPT) 的输入电源电压调节环路宽输入电压范围：4.95V 至 32V (40V 绝对最大值)可编程充电速率高达 2A可由用户选择的充电终止：C/10 或内置充电终止定时器可采用电阻器设置并高达 14.4V 的浮置电压能支持锂离子 / 锂聚合物电池、LiFePO4 (磷酸铁锂) 电池、SLA (密封铅酸) 电池化学组成当电池电压 ≤ 4.2V 时无需 VIN 隔离二极管 1MHz 固定频率0.5% 浮置电压基准准确度5% 充电电流准确度2.5% C/10 检测准确度二进制编码集电极开路状态引脚耐热性能增强型 12 引脚 3mm x 3mm DFN12 和 MSE 封装太阳能供电 2A 降压型电池充电器测试波形图：2A 降压型电池充电器电路板 PCB 截图：附件内容截图：
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光伏并网模拟发电装置系统电路概述：
本装置采用单相桥式DC-AC逆变电路结构，以TI公司的浮点数字信号控制器TMS320F28335 DSP为控制电路核心，采用规则采样法和DSP片内ePWM模块功能实现SPWM波。最大功率点跟踪（MPPT）采用了恒压跟踪法（CVT法）来实现，并用软件锁相环进行系统的同频、同相控制，控制灵活简单。
采用DSP片内12位A/D对各模拟信号进行采集检测，简化了系统设计和成本。本装置具有良好的数字显示功能，采用CPLD自行设计驱动的4.3寸彩色液晶TFT LCD非常直观地完成了输出信号波形、频谱特性的在线实时显示，以及输入电压、电流、功率，输出电压、电流、功率，效率，频率，相位差，失真度参数的正确显示。
本装置具有开机自检、输入电压欠压及输出过流保护，在过流、欠压故障排除后能自动恢复。光伏并网模拟发电装置硬件设计组成：DSP设计、TFT LCD液晶屏设计、电流电压采集板+辅助电源、逆变电流源_ADVANCE。具体截图所示：具体电路分析，详见论文讲解。模拟信号调理电路结构附件内容截图：
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太阳能街灯充电管理解决方案概述：
此设计是一种具有 700mA LED 驱动器的 12A 最大功率点跟踪 (MPPT) 太阳能充电控制器。此设计面向低功率太阳能充电器和 LED 驱动器解决方案，如太阳能街灯。此设计能够通过来自 12V 面板的 10A 输出电流为 12V 电池充电。但是，此设计只需将 MOSFET 改为 60V 额定部件即可轻松适应 24V 系统。另外，此设计可通过 700mA 电流驱动高达 15 个串联 LED。仅仅对硬件做极小的改动就可以将设计调整为适应高达 1.1A 的 LED 电流。TI 提供了一种适合低功率负载的完整太阳能逆变系统。此外，这种设计考虑了现实情况，如电池反向保护、适合 12V 铅酸电池的内置电池充电曲线以及高效设计。综合这些优点，客户可以根据自己的设计开发出新产品并加快投入市场的时间。太阳能充电管理电路设计特性： 高效率：MPPT充电器大于 95%，LED 驱动器大于 90%支持 15VDC - 22VDC 输入电压范围适合 12V 铅酸电池的内置充电曲线灵活设计，只需改为 60V MOSFET 即可适应 24V 面板能够通过 700mA 电流驱动 15 个 LED电路板外形：100 mm x 45 mm x 32 mm太阳能充电管理电路部分截图：应用 充电器太阳能 - 微型逆变器室外照明能量采集 - 其他
来自：时间：
最大充电电流
2016 年 08 月 19日
2016 年 12 月 28日
【★霺量遊俠★】购买了：
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请问太阳能电池板充电控制器作用是什么?
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作用：接线柱顺序应当是电池——负载——电池板。 先接电池保证控制器工作识别系统电压，看看电池有没有反接等；再接电池板，是想看看光控是不是动作，及电池板有没有接反等；最后接负载。 太阳能充电控制器。
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