基于C8051F920的太陽能金鹵燈控制器設計

光伏信號處理電路包括防信號反接電路、光伏電壓取樣電路和雷擊保護電路。其中，防信號反接電路可以阻止光伏信號反接輸入對控制器電路造成損壞。電壓取樣電路提供給C8051F920采樣后的光伏電壓信號。雷擊保護電路可以防止將天空中閃電、雷擊引入控制器而造成損壞。PWM充電控制電路將對蓄電池充電， MCU輸出的PWM信號用于驅動大功率MOS管，控制充電電壓的大小，以免造成對蓄電池的損壞。
2．2 電子鎮(zhèn)流器電路設計
升壓整流電路包括反激式升壓高頻平面變壓器和快恢復整流二極管及保護電路。高頻平面變壓器初級連接到電源的輸入端和功率MOS管，次級連接到整流二極管和保護電路。金鹵燈啟動時，次級提供400 V左右的直流電壓，該電壓經(jīng)三倍壓整流電路變換為1 200 V的直流電壓。正常工作時，變壓器的次級提供60～120 V直流電壓。升壓后的電壓信號經(jīng)過LM2902傳送至C8051F920，以實現(xiàn)電壓取樣檢測。
全橋驅動電路采用飛利浦公司推出的UBA2032高壓單片IC，UBA2032片內集成有電壓穩(wěn)壓器、振蕩器、輸入信號延遲和橋路禁止電路、控制邏輯、高／低壓電平移位器、高端左／右驅動器和低端左／右驅動器等單元電路。當金鹵燈發(fā)生短路時，全橋驅動短路可關閉全橋，實現(xiàn)對金鹵燈的保護。
鍵盤顯示電路連接到C8051F920的SPI接口上，可實現(xiàn)點燈時間、方式、充電過壓保護范圍等的設定。ZLG7290是一種全新的、具有I2C總線的鍵盤和顯示接口芯片，使用該芯片設計的鍵盤和顯示電路，在設置完參數(shù)后，可以拔掉不用，簡化了控制器硬件和軟件設計。信號檢測和轉換電路將充電電流和點燈電流在取樣電阻上轉換成相應的電壓，并放大到合適的范圍給MCU的A／D輸入端；另一方面，點燈電流信號的點燈電壓信號經(jīng)放大比較電路連接到開關控制電路，直接控制燈的開路和短路保護。
2．3 點火電路的設計
金鹵燈的工作可分為三個階段：電極釋放自由電子，電子在外加電場中加速；自由電子的動能轉化為氣體原子的激發(fā)能；激發(fā)能轉換為光能。
圖3為金鹵燈的伏安特性曲線。

由于金鹵燈內充滿惰性氣體，其擊穿電壓很高，通常要求達到20 kV左右，故要求點火電路能夠提供足夠高的電壓。基于此，通過將變壓器次級與圖4所示的三倍壓點火電路相連，可獲得1 200 V的電壓，再經(jīng)過點燈線圈連接至金鹵燈后，可在金鹵燈的兩極得到20 kV左右的點燈電壓。