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安森美半導(dǎo)體NCP1294太陽(yáng)能充電控制器及其設(shè)計(jì)要點(diǎn)

作者: 時(shí)間:2011-09-13 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

  眾所周知,電池板有一個(gè)IV曲線(xiàn),它表示該電池板的輸出性能,分別代表著電流電壓數(shù)值。兩條線(xiàn)的交叉點(diǎn)表示的電壓電流就是這塊電池板的功率。不利的是,IV曲線(xiàn)會(huì)隨輻照度、溫度和使用年限而變化。輻照度是給定表面輻射事件的密度,一般以每平方厘米或每平方米的瓦特?cái)?shù)表示。如果太陽(yáng)能電池板沒(méi)有機(jī)械式陽(yáng)光追蹤能力,一年中輻照度會(huì)隨著太陽(yáng)的移動(dòng)變化約±23度。此外,每天從地平線(xiàn)到地平線(xiàn)太陽(yáng)移動(dòng)的輻照度變化,可導(dǎo)致輸出功率在一整天的變化。為此,開(kāi)發(fā)了一款太陽(yáng)能電池,用來(lái)實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能電池板的最大峰值功率點(diǎn)跟蹤(MPPT),以最高能效為蓄電池。本文將介紹該器件的一些主要功能和應(yīng)用時(shí)需要注意的問(wèn)題。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/178645.htm

增強(qiáng)型電壓模式PWM
  是一款固定頻率電壓模式PWM前饋,包含電壓模式運(yùn)作所需的所有基本功能。作為支持降壓、升壓、降壓-升壓及反激等不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的控制器,針對(duì)高頻初級(jí)端控制操作進(jìn)行了優(yōu)化,具有逐脈沖限流及雙向同步功能,支持功率最高達(dá)140 W的太陽(yáng)能板。這款器件提供的MPPT功能能夠定位最大功率點(diǎn),并實(shí)時(shí)根據(jù)環(huán)境條件來(lái)調(diào)節(jié),使控制器保持接近最大功率點(diǎn),從而從太陽(yáng)能板析取最大的電量,提供最佳的能效。
  
  此外,NCP1294還具有軟啟動(dòng)、精確控制占空比限制、低于50 μA的啟動(dòng)電流、過(guò)壓和欠壓保護(hù)等功能。在太陽(yáng)能應(yīng)用中,NCP1294可以作為一種靈活的解決方案,用在模塊級(jí)電源管理(MLPM)解決方案?;贜CP1294的參考最大功率點(diǎn)追蹤誤差小于5%,可以為串聯(lián)或并聯(lián)的四個(gè)電池。圖1是NCP1294 120 W太陽(yáng)能控制器框圖。

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圖1:的NCP1294 120 W太陽(yáng)能控制器框圖
  
  
  如圖1所示,該系統(tǒng)的核心是功率段,它必須承受12 V至60 V的輸入電壓,并產(chǎn)生12 V至36 V的輸出。由于輸入電壓范圍覆蓋了所需的輸出電壓,必須有一個(gè)降壓-升壓拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來(lái)支持應(yīng)用。人員可以選擇多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu):SEPIC、非反相降壓-升壓。反激式、單開(kāi)關(guān)正激、雙開(kāi)關(guān)正激、半橋、全橋或其他拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
  
  工作包括根據(jù)功率需求的增加隔離拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。電池充電狀態(tài)的管理是由適當(dāng)?shù)某潆娝惴ㄍ瓿傻?。太?yáng)能電池板安裝技師可以選擇輸出電壓和電池充電速率。由于控制器要連接到太陽(yáng)能電池板,它必須具有最大功率點(diǎn)跟蹤,為最終客戶(hù)提供高價(jià)值??刂破饔袃蓚€(gè)正使能(Enable)電路,一個(gè)電路檢測(cè)黑夜時(shí)間,另一個(gè)檢測(cè)電池的充電狀態(tài),使外部電路不會(huì)使電池對(duì)損壞點(diǎn)放電。由于控制器將由不同程度經(jīng)驗(yàn)的現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員和新手安裝,因此重要的是輸入和輸出必須有反向極性保護(hù)。另外,控制器和電池可能安裝在過(guò)熱或過(guò)冷的位置,控制器必須采用電池充電溫度補(bǔ)償。設(shè)計(jì)還應(yīng)包括安全功能,如電池過(guò)壓檢測(cè)和太陽(yáng)能電池板欠壓檢測(cè)。

動(dòng)態(tài)MPPT工作原理
  為了從功率可變的電源(即太陽(yáng)能電池板)析取出最大的功率,太陽(yáng)能控制器必須采用MPPT。MPPT必須首先找到最大功率點(diǎn)并及時(shí)調(diào)整環(huán)境條件,以保持控制器接近最大功率點(diǎn)。動(dòng)態(tài)MPPT用在系統(tǒng)發(fā)生改變的情況下。由于每個(gè)開(kāi)關(guān)周期都在發(fā)生變化,太陽(yáng)能電池板汲取的功率也會(huì)在每個(gè)周期有明顯的改變。動(dòng)態(tài)MPPT利用太陽(yáng)能電池板的電壓驟降乘以每個(gè)開(kāi)關(guān)周期增加的電流,以確定將要產(chǎn)生的誤差信號(hào)來(lái)調(diào)節(jié)占空比。動(dòng)態(tài)響應(yīng)可檢測(cè)IV曲線(xiàn)的斜率,從而建立一個(gè)功率斜坡,從誤差信號(hào)相交點(diǎn)建立一個(gè)代表占空比的功率。當(dāng)斜坡變化斜率從正到負(fù)時(shí)該周期結(jié)束,如圖2所示。

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圖2:PWM穩(wěn)壓轉(zhuǎn)換器的電壓和電流


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