基于新型基板封裝技術(shù)的風(fēng)光互補(bǔ)LED照明控制器設(shè)計(jì)

1 引言

目前，風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)發(fā)展較快，風(fēng)光互補(bǔ)控制器種類較多，但真正能很好的達(dá)到經(jīng)濟(jì)性.可靠性和安全性的系統(tǒng)還不多，其主要的原因之一是沒有一個(gè)良好的控制系統(tǒng).風(fēng)光互補(bǔ)照明控制器工作在戶外環(huán)境中，是風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)的核心，對(duì)控制器的技術(shù)要求較高，在滿足使用功能的前提下還要做到控制智能化.可靠化.壽命長(zhǎng).穩(wěn)定性好.

常規(guī)的光伏控制器在蓄電池充滿以后，會(huì)啟動(dòng)開路保護(hù)模式，斷開太陽(yáng)能電池板與蓄電池的充電回路，達(dá)到保護(hù)蓄電池的作用.但是對(duì)風(fēng)光互補(bǔ)照明系統(tǒng)而言，在蓄電池過(guò)充時(shí)風(fēng)機(jī)是不能直接進(jìn)行開路保護(hù)，一般都是采用卸荷器對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行剎車.

本文通過(guò)深入研究風(fēng)光互補(bǔ)照明系統(tǒng)工程應(yīng)用存在的問(wèn)題，結(jié)合多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，提出了一種基于新型基板封裝的風(fēng)光互補(bǔ)LED照明控制器設(shè)計(jì)方法，其采用新穎的電路和特殊的電路封裝方式，很好的解決目前現(xiàn)有風(fēng)光互補(bǔ)照明系統(tǒng)出現(xiàn)的剎車故障問(wèn)題，提高了風(fēng)光互補(bǔ)照明系統(tǒng)的可靠性.

2系統(tǒng)構(gòu)成

如圖1所示，風(fēng)光互補(bǔ)照明系統(tǒng)由風(fēng)力發(fā)電機(jī).太陽(yáng)能電池板.蓄電池.控制器和卸荷器等五大部分組成.

整個(gè)系統(tǒng)中，控制器的功能主要包括蓄電池的充放電管理.LED燈的通斷及全功率/半功率控制.風(fēng)機(jī)的充電及卸荷控制.系統(tǒng)軟硬件方面的保護(hù)等.

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1控制器原理

風(fēng)光互補(bǔ)控制器按功能模塊分為控制電路與功率電路，如圖2所示.

控制電路包括單片機(jī).AD轉(zhuǎn)換電路.顯示按鍵電路.10驅(qū)動(dòng)電路.硬件保護(hù)電路和接口電路;功率電路板采集到的蓄電池.太陽(yáng)能電池板.LED燈的電壓和電流信號(hào)通過(guò)接口電路送入AD轉(zhuǎn)換電路，AD轉(zhuǎn)換電路將信號(hào)轉(zhuǎn)換為單片機(jī)能夠識(shí)別的信號(hào)，送人單片機(jī)，由單片機(jī)對(duì)轉(zhuǎn)換后的結(jié)果進(jìn)行處理，然后給出控制指令，發(fā)送給顯示按鍵電路和IO驅(qū)動(dòng)電路;功率電路包括蓄電池電路.太陽(yáng)能電池板電路.LED燈電路.風(fēng)力發(fā)電機(jī)電路.卸荷比較電路.風(fēng)機(jī)卸荷電路和接口電路，外部設(shè)備蓄電池.太陽(yáng)能電池板.LED燈分別連接到蓄電池電路.太陽(yáng)能電池板電路和LED燈電路，經(jīng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)電路輸出的電壓信號(hào)送入卸荷比較電路，由卸荷比較電路比較，并發(fā)出控制指令至風(fēng)機(jī)卸荷電路.

3.2常規(guī)卸荷控制方法

在風(fēng)光互補(bǔ)照明系統(tǒng)中，當(dāng)蓄電池過(guò)充或風(fēng)速過(guò)高時(shí)需要對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行剎車，常用的保護(hù)控制方法是經(jīng)過(guò)控制器AD轉(zhuǎn)換電路采集風(fēng)機(jī)整理輸出電壓，通過(guò)單限比較電路來(lái)判斷風(fēng)機(jī)卸荷與否.

如圖3所示，Vcc-Wind.GND-Wind分別為風(fēng)機(jī)整流后的輸出端，LM393D為比較芯片，2腳為比較器輸人參考電壓端.3腳通過(guò)分壓電阻R23.R24將風(fēng)機(jī)輸入電壓輸入到3腳.TVS為穩(wěn)壓.防沖擊二極管，CIO為濾波電容.通過(guò)比較風(fēng)機(jī)整流后的電壓來(lái)產(chǎn)生門控型號(hào)Gate Shunt輸出高，低電平來(lái)控制是否卸荷.

如圖3所示，單限比較器很靈敏，理想情況下比較器的輸入電壓達(dá)到參考電壓時(shí)，比較器切換輸出狀態(tài)，但是實(shí)際情況下風(fēng)能隨機(jī)性較大，產(chǎn)生的電壓斷斷續(xù)續(xù)，比較器的開關(guān)特性為非線性，于是會(huì)造成比較器平繁的切換狀態(tài)，抗干擾能力比較差.

這時(shí)控制風(fēng)機(jī)卸荷的MOS開關(guān)管處于導(dǎo)通與半導(dǎo)通狀態(tài)，MOS容易燒毀，造成控制器的損壞.