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1、太阳能控制器设计思路2010-02-04 18:101、概述RTU应用的太阳能供电系统包括：太阳能电池板、铅酸蓄电池和负载（RTU 设备）。太阳能电池板几个主要参数：最大输出功率、最大输出电压、最大输出电流。 本例取最大输出功率为25W，最大输出电压为17.7V,最大输出电流为1.41A。铅酸蓄电池选择12V/28Ah,终止电压VTH以每节电池1.6V1.8V计算，则 为VTHL=9.6V, VTHH= 10.8V,浮充电压VFLOAT以每节2.3V计算，则为 VFLOAT=13.8V。电池最大电压以每节2.4V计算，则VBOOST=14.4V。正常充 电电流应为0.050.2C安，即IMAX
2、_CHG=1.45.6A，以正常充电电流充电，电 池充满的时间Tmax=C/IMAX_CHGX（1.52.0）小时，例如容量C=28Ah，以 最小的0.05C=1.4A电流充电，则充满的时间大概为3040小时，以最大的 0.2C=5.6A电流充电，则充满的时间大概为7.510小时。太阳能控制器主要功能是铅酸蓄电池的充电控制和过放电保护，充电控制的主芯 片采用BQ24450，这是TI公司的一款集成的铅酸电池充电控制器芯片（INTEGRATED CHARGE CONTROLLER FOR LEAD-ACID BATTERIES，该芯片完全控 制充电电压和充电电流，以保证安全、有效率的对铅酸蓄电池进
3、行充电，以该芯 片为基础可配置为一个简单的恒压浮充控制器，也可配置为一个双电压FCB（floa t-cum-boos t）充电控制器。放电控制电路采用双门限具有滞回区的蓄电 池过放电保护电路。充电控制和放电保护电路如图 1 所示。图12、充电控制电路 充电控制电路如图 2 所示。p.曾图2太阳能电池的电压VSUM要比蓄电池的电压VBAT高，因为Dext二极管的压降大约为0.5V，三极管Qext的压降大约为IV,则VSUM=VBAT+1.5V；RC=VREF/50uA，其中 VREF=2.3V，贝U1)RC=23V/50uA=46kQ，取 46.4 kQ (1%)，或 47 kQ (5%)VFL
4、OAT=VREFX (RA+RB+RC)/RC 其中VFLOAT=13.8V，那么可推出: RA+RB=5 X RC=232kQVBOOST=VREF X (RA+RB+RC/RD)/RC/RD其中VBOOST=14.4V,则可推算出：2) RD=889.7kQ，取 910 kQ (5%)VTH=VREF X (RA+RB+RC/RD)/(RB+RC/RD)，取 VTH=10.5V3) RB=16.34kQ，取 16 kQ (5%)4) RA=216kQ，取 220 kQ (5%)前导电压IPRE,或者说是涓流电压，当电池放空了，电池电压为VBAT(MIN) 为9.6V，对其进行充电，在电池电
5、压上升到VTH前，都需要涓流充电模式。此 时如果充电电压，即太阳能电池电压VIN(MAX)最大达到17.7V,贝U IPRE=VIN(MAX)-VBAT(MIN)/RT,取 RT 为 500Q，则 IPRE=16mA,属于安全范 围之内。最大充电电流IMAX_CHAG取0.2C,即5.6A，那么：IMAX_CHG=VILIM/RISNS,其中 VILIM=250mV,那么：5) RISNS=44.64mQ ，微电阻大电流的电阻。6) QEXT 型号可以为 DB242；7) DEXT 型号可为 IN4001；RP= (VIN(MIN)-2.0) /IMAX_CHGXhFE (MIN), VIN(
6、MI N)取 14V, hFE (MIN)取 25,贝U：8) RP=53.57Q ，取 53.6 Q (1%)选取9) COMP=0.1uF。3、过放电保护电路简单的过放电保护电路就是有一个门限电压，如图3(a)所示，假设电池电压为UBAT, 系统只设置一个保护门限电压UTH。贝I当电池电压低于UTH时，比较电路输出低电平，负载 被断开。但由于负载的移除，电池端电压迅速上升至UTH以上，比较器重新输出高电平，负 载又被接入，从而形成振荡。o(不带滞回功能的 比较蛊输岀特性0)带滞回功能的 比较盎输岀特性THU BATi比#殳器戦出j比较辎箱出5卜图3但如果在比较电路中设置两个门限电压：UTH
7、H和UTHL(UTHHUTHL),则可以形成一个滞 回区，如图3(b)所示。当电池电压从低升高至UTHH时，比较器输出高电平，打开电子开关， 给负载供电；当电池电压降低至UTHL时，比较器输出低电平，断开负载。这个时候电池端 电压虽然会迅速升高至UTHL以上，但由于达不到UTHH，所以，比较器仍然输出低电平，负 载仍被断开，直到电池被充电后电压升高至UTHH以上才能再次接通负载。这样就避免了电 路的振荡，保护了负载和电池。电路如图4所示。12V的铅酸电池，VTHH=10.8V, VTHL=9.6V,流过LM285Z-2.5的电流要大于10uA，取Iref=20uAIref=(UTHL-2.5)
8、/R6=20uA，则:1) R6 取 300kQ )比较器电压:UL=(R2/(Rl+R2)X2.5VUH=(R2+R3)/(Rl+R2+R3)X2.5V取 UL=1.25V(1/2UREF),则 R1=R2，取：2) Rl=91kQ(5%)；3) R2=91kQ (5%)；那么(R5/(R4+R5)XUTHL=(R5/(R4+R5)X9.6=1.25V,则R5/(R4+R5)=0.13；可知：(R5/(R4+R5)XUTHH=(R5/(R4+R5)X10.8V=1.406V那么(R2+R3)/(Rl+R2+R3)X2.5V=1.406V,贝比4)R3=26kQ ,取 26.1kQ (1%)5)R5 取 47kQ，贝9：
