【正文】 I O D EC 2 20 .0 1 uD 2 1Z E N E R 1C 3 01 50 0V F B2FC1V r e f8R t / C t4Vcc7GND5OUT6I Y Q3C 2 9U C 3 84 2+ C 2 74 70 0C 1 3C A PC 1 60 .0 1 uC 2 81 00 uC 2 30 .0 1 uC O MC 1 4C A PR 5 31 0KD 1 0T L 4 3 1R 7 14 00V C CR 7 02 .7 KR 5 42 .2 KR 6 91KC 2 40 .0 1 uR 5 24 .7C 1 24 70 0D 2 3R 6 84.7/1WR 7 25 50 / 1WR 5 13 30+ C 3 72 20 0 u / 1 0V+C 3 8220u/25VD 2 4V D W 1L5I N D U C T O R+C 3 94 70 u / 1 6 V 1 5 V 圖 36 小功率開關電源電路圖 第 1 步：計算初級電感峰值電流 假設在最高輸入電壓 DC30V 時，最大占空比為 max? =，由于最低輸入電壓為 ，所以， in ???inV （ 35） 其中 2V 為輸出電壓紋波和整流器壓降。 第 4 步：選擇磁芯及確定骨架尺寸 在這里，我們可以參照下述經(jīng)驗公式進行計算，一般磁芯輸出功率和磁芯截面積的經(jīng)驗關系式為： te PA ? 設 Pt=20W 則 Ae=（ cm2） Ae 為變壓器磁芯的有效截面積； Pt 為高頻變壓器的輸入輸出功率的平均值。 此方案由光電耦合器送給控制芯片，進行脈沖寬度調(diào)整，并使輸出電壓穩(wěn)定，由于采用了光電隔離器件，使輸出部分與輸入部分線路完全實現(xiàn)了隔離?？刂破髟O計的性能如何，決定了一個太陽能光伏系統(tǒng)運行情況的優(yōu)劣。控制器的合理設計，既是完美充電過程的保證，也是系統(tǒng)壽命的保障，同時還為系統(tǒng)提供保護功能。 26（ 2）存儲器資源方面： 89S52 具有 8KB 的 ROM（程序存儲器）和256B 的 RAM（片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器），具備外部總線可以方便的擴展外部 ROM和外部 RAM； ATMEGA16 具有 16KB 的 ROM 和 1KB 的 RAM，不具備外部總線使得擴展 ROM 和 RAM 受到很大的限制，但是以本系統(tǒng)的規(guī)模，片內(nèi)存儲器資源已經(jīng)足夠，不需要擴展。 （ 5）運行速度方面：與 89S52 不同， ATMEGA16 不對系統(tǒng)時鐘進行 12 分頻，也就意味著 ATMEGA16 可以取得更高的運行速度。 27P B 0 ( X C K / T 0 )40P B 1 ( T 1 )41P B 2 ( A I N 0 / I N T 2 )42P B 3 ( A I N 1 / O C 0 )43P B 4 ( S S )44P B 5 ( M O S I )1P B 6 ( M I S O )2P B 7 ( S C K )3R E S E T4P D 0 ( R X D )9P D 1 ( T X D )10P D 2 ( I N T 0 )11P D 3 ( I N T 1 )12P D 4 ( O C 1 B )13P D 5 ( O C 1 A )14P D 6 ( I C P )15P D 7 ( O C 2 )16X T A L 27X T A L 18G N D6P C 0 ( S C L )19P C 1 ( S D A )20P C 2 ( T C K )21P C 3 ( T M S )22P C 4 ( T D O )23P C 5 ( T D I )24P C 6 ( T O S C 1 )25P C 7 ( T O S C 2 )26A R E F29A V C C27G N D28P A 7 ( A D C 7 )30P A 6 ( A D C 6 )31P A 5 ( A D C 5 )32P A 4 ( A D C 4 )33P A 3 ( A D C 3 )34P A 2 ( A D C 2 )35P A 1 ( A D C 1 )36P A 0 ( A D C 0 )37V C C5V C C17G N D18V C C38G N D39U9A T m e g a 1 6 1 6 A CCSD A T A I NC L O C KD A T A O U TO U T _ E NV C CS C KI / OR E TB A T _ s w i t c h 1B A T _ s w i t c hL I G H Tk e y 1k e y 2k e y 3k e y 4P 2 .2P 2 .3P 2 .4P 2 .5 圖 37 ATMEGA16 的引腳圖 2. 電流電壓采集 TLC2543 是 TI 公司的 12 位串行模數(shù)轉(zhuǎn)換器，使用開關電容逐次逼近技術(shù)完成 A/D 轉(zhuǎn)換過程。圖中 AIN0~AIN10 為模擬輸入端； CS 為片選端； DIN 為串行數(shù)據(jù)輸入端； DOUT 為 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果的三臺串行輸出端； EOC 為轉(zhuǎn)換結(jié)束端； CLK 為 I/O 時鐘； REF+為正基準電壓 28端； REF為負基準電壓端； VCC 為電源； GND 為地。 29A I N 01A I N 12A I N 23A I N 34A I N 45。 D 1 0T L 4 3 1R 1 11 0KR 1 21 0KQ69 01 2V R E FB A T T E R Y 圖 39 基準電壓電路 電路前端通過低通濾波通道接入芯片 2 管腳采集電壓 [18]， 3 管腳采集電流。其特點有： （ 1） 12 位分辨率 A/D 轉(zhuǎn)換器； （ 2）在工作溫度范圍內(nèi) 10μs 轉(zhuǎn)換時間； （ 3） 11 個模擬輸入通道； （ 4） 3 路 內(nèi)置自測試方式； （ 5）采樣率為 66kb/s； （ 6）線性誤差 +1LSB（ max）； （ 7）有轉(zhuǎn)換結(jié)束（ EOC）輸出； （ 8）具有單、雙極性輸出； （ 9）可編程的 MSB 或 LSB 前導； （ 10）可編程的輸出數(shù)據(jù)長度。 總體來講， ATMEGA16 性價比高，更適合在強干擾環(huán)境下作為開關電源控制器應用。 ATMEGA16 使用內(nèi)建 PWM 模塊直接生成 PWM 波，在 8MHz 內(nèi)部 RC 振蕩器下， ATMEGA16 的內(nèi)建 PWM模塊能夠工作在 7 位精度下產(chǎn)生最高約 64KHz 的 PWM 波，精度和速度能滿足系統(tǒng)要求。 基于 AVR 單片機的智能控制器 1. AVR 單片機的優(yōu)勢 51 單片機是 ATMEL 公司推出的經(jīng)典產(chǎn)品，在控制領域被廣泛的使用，是大家廣泛熟悉的機型， 89S52 就是其代表產(chǎn)品。 控制器需要實現(xiàn)的功能有：天黑時自動關燈；在蓄電池電量不足時，自動斷開負載，防止蓄電池過放電；并要具有短路保護，反接保護等。充放電控制器的功能主要有兩個：一個是對蓄 電池的充放電過程進行保護，以避免蓄電池有過充或過放的情形發(fā)生，而蓄電池的任務則是儲能，以便在夜間或陰雨天供給負載用電；另一個是提供穩(wěn)定的直流電壓源給直流負載使用。 第 5 步：計算空氣隙 Lg 通過查 TDK E128 型磁材的飽和系統(tǒng)密度 Bsat=4000104T， 100℃時，為了使變壓器工作在低磁損狀態(tài)，選工作最大磁通密度 Bmax=1100104T。 第 2 步：確定最小占空比 max? 最大輸入直流電壓經(jīng)直直變 換后的電壓為： VVin 30max ? （ 37） 23 inm a x ??? ininVVK （ 38） 根據(jù)公式 ? ?m a xm a xm a xm in 1 ?? ?? ??? K計算 min? ： ? ? ? ? m a xm a x m a xm i n ???????? ?? ?? K （ 39） 所以，當輸入直流電壓在 Vin30V 范圍內(nèi)，變換器將工作在占空比的范圍是： δ 之間 第 3 步：計算變壓器初級電感量 由公式fIVL PinP ??? m axm in ?可得： )( 3m a xm i n mHfIVL PinP ??? ????? ? （ 310） 所以，初級電感量為 68181。采用單端反激設計，利用 Tl431 對 5V 進行反饋，實現(xiàn)穩(wěn)壓功能。其設計的主要過程就是根據(jù)使用目的、要求設計開關電源的整體方案，選擇變換器電路的結(jié)構(gòu)。 [15] 以此套太陽能路 燈的方案為例，應用地點溫度存在低于 10℃ 以下 的情況，蓄電池電壓為 24V， LED 功率為 18W，每天工作 10h，連續(xù)陰雨天為 5天，蓄電池組容量為： BC=AQLNLTO／ CC(Ah) =(18／ 24)105／ =72Ah 選用 24V， 80Ah 的鉛酸免維護蓄電池可滿足需求。所以方陣發(fā)電量的不足和過剩值，是確定蓄電池容量的依據(jù)之一。普通鉛酸蓄電池由于需要經(jīng)常維護及其環(huán)境污染較大，所以主要適于有維護能力或低檔場合使用。蓄電池提供的能量還受環(huán)境溫度的影響?？烧{(diào)三端穩(wěn)壓器 LM317給 LM2903提供穩(wěn)定的 8V工作電壓。在 蓄電池容量不足， 太陽能電池不受光照射時， Q4 截止而 Q3 導通，交流電經(jīng)常開觸點送出 [13]。 IOCT 的選擇應盡可能地使 VRLA 蓄電池接近 100％的充電。它們與 Ra、 Rb、 Rc、 Rs 之間的關系可以從下面的公式反映出來： ???????? ??? cabarefoc RRRRVV 1 (31) ???????? ?? barefF RRVV 1 (32) sRVI ? (33) sOCT RVI ? (34) 其中 ， VF、 VOC 和 Vref 成正比。圖 32所示是一個充電器基本電路。 指示輸入電源已經(jīng)接通。因此，在很寬的溫度范圍(0~70℃ )內(nèi)，都能精確地檢測環(huán)境溫度，保證電池既充足電又不會嚴重過充電。當電池電壓或溫度過低時，充電起動比較器控制充電器進入涓流充電狀態(tài)。 UC3906內(nèi)部框圖如圖 31所示。直流斬波電路的種類較多，包括 6種基本的斬波電路：降壓斬波電路 (Buck Chopper)、升壓斬波電路 (Boost Chopper)、升壓降壓斬波電路、 Cuk斬波電路、 Sepic 斬波電路和 Zeta斬波電路，其中前兩種是最基本的電路。在常規(guī)的充電技術(shù)中，不能動態(tài)跟蹤蓄電池的實際狀態(tài)和 接受充電電流大小。它能在短時間內(nèi)將蓄電池充足電，既不用恒流大電流，也不用較高的恒定電壓，后兩者都會使蓄電池很快升溫，損傷電極和浪費電能。當電流大時，其上的電壓降也大，從而減小了充電電壓；當電流小時，由于電阻上的電壓降也很小，充電器輸出電壓降損失就小。電池組充電；同時，蓄電池端電壓的 變化很難補償，充電過程中對低電 壓蓄電池的完全充電也很難完成。此方法比較簡單，充電過程中不需要調(diào)整電流。該方法是在充電后期 ， 把電流減小，以避免充電后期電流過大。要使蓄電池放電慢，且其容量易于恢復，最好采用這種小電流長時間的充電模式。傳統(tǒng)的充電方式可分為恒流充電、恒壓充電及其它類型 [8][9]。 7．蓄電池的輸出效率 蓄電池的輸出效率也稱為充電效率。 5．蓄電池的能量 蓄電池的能量是指在一定放電制度下，蓄電池所能給出的電能，通常用瓦時表示，它也表示蓄電池放電的能力。常用單位為安培小時，簡稱安時 (Ah)。其值等于蓄電池的電動勢。 11第 3章 蓄電池充電與 LED 路燈控制技術(shù) 蓄電池主要參數(shù) 了解蓄電池主要參數(shù)的物理意義是光伏照明系統(tǒng)中有效使用蓄電池的前提之一，其具體參數(shù)如下： 1．蓄電池體內(nèi)電動勢 電動勢為蓄電池在理論上輸出能量多少的亮度。太陽能電池板的優(yōu)劣主要由開路電壓和短路電流這兩項指標來衡量。 (3)太陽能電池組件 太陽能電池組件的作用是將太陽的光能轉(zhuǎn)化成電能后，輸出直流電存入蓄電池中。晶體硅太陽能電池由一個晶體硅片組成，在晶體硅片的上表面緊密排列著金屬柵線，下表面是金屬層。 (2)晶體硅太陽能電池方陣 太陽能電池單體是光電轉(zhuǎn)換的最小單元，太陽能電池單體的工作電壓約為 ，工作電流為 20～ 25mA/cm2，