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基于UC3906的太陽(yáng)能充電控制器設(shè)計(jì)方案

作者: 時(shí)間:2011-08-18 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

目前,光伏發(fā)電裝置往往因?yàn)槌浞烹姴缓侠?,造?a class="contentlabel" href="http://m.butianyuan.cn/news/listbylabel/label/控制器">控制器故障較多、蓄電池使用壽命短、維修麻煩,影響其正常使用,所以有必要一款結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能優(yōu)良的。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/178723.htm

  1 光伏發(fā)電控制系統(tǒng)

  光伏發(fā)電控制系統(tǒng)主要由電池板、蓄電池和組成,其系統(tǒng)框圖如圖1所示。為了提高控制器的可靠性、延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命以及提高允電速度,本特別采用了芯片進(jìn)行充電控制。并且在中加入了Buck-Boost變換器,調(diào)節(jié)電池的輸出,提高了整個(gè)系統(tǒng)的效率。

  

光伏發(fā)電充電控制系統(tǒng)框圖

  2 的結(jié)構(gòu)及工作原理

  是美周TI公司專(zhuān)門(mén)針對(duì)鉛酸電池充電設(shè)計(jì)的。內(nèi)部的邏輯電路提供三種充電狀態(tài),并對(duì)溫度進(jìn)行了精確的跟蹤補(bǔ)償,可以發(fā)揮電池的最大容量,延長(zhǎng)電池的使用壽命。

  圖2為UC3906的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖,其內(nèi)部為混合電路,既有模擬電路,又有數(shù)字電路。模擬電路包括限流單元、電流檢測(cè)單元、帶溫度補(bǔ)償?shù)膮⒖茧妷簡(jiǎn)卧碗妷簷z測(cè)單元等。數(shù)字電路主要包括兩個(gè)RS觸發(fā)器。該芯片內(nèi)含獨(dú)立的電壓控制回路和限流放大器,它可控制芯片內(nèi)的驅(qū)動(dòng)器。驅(qū)動(dòng)器提供的輸出電流達(dá)25 mA,可直接驅(qū)動(dòng)外部串聯(lián)的調(diào)整管,從而調(diào)整充電器的輸出電壓和電流,電只三和電流檢測(cè)比較器檢測(cè)蓄電池的充電狀態(tài),并控制狀態(tài)邏輯電路的輸入信號(hào)。

  

UC3906的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

  UC3906一個(gè)非常重要的特性就是其內(nèi)部的精確基準(zhǔn)電壓隨環(huán)境溫度的變化規(guī)律與鉛酸電池電壓的溫度特性完全一致。同時(shí),該芯片只需1.7 mA的輸入電流就可以工作,因而可減小芯片的功耗,實(shí)現(xiàn)對(duì)工作環(huán)境溫度的準(zhǔn)確檢測(cè),保證電池既充足電又不會(huì)嚴(yán)重過(guò)充電。除此之外,UC3906芯片還包括一個(gè)輸入欠壓檢測(cè)電路以對(duì)充電周期進(jìn)行初始化,并可驅(qū)動(dòng)一個(gè)邏輯輸出。

  3 電路設(shè)計(jì)

  3.1 Buck-Boost變換電路的設(shè)計(jì)

  Buck—Boost變換電路如圖3所示。為使晶體管工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài),在其基極與發(fā)射極之間施加周期一定、高電平存在時(shí)間可調(diào)的驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)。在一個(gè)周期中晶體管導(dǎo)通時(shí)間T冊(cè)與周期Ts之比稱(chēng)為占空比,用D表示。

  

Buck—Boost變換電路

  以連續(xù)導(dǎo)電模式為例分析其工作原理:在晶體管導(dǎo)通,二極管截止期間,電源電壓向電感輸入能量,靠濾波電容維持輸jJj電壓基本不變;

  在晶體M=Uo/uin=D/(1一D) (1)

  由此看出Buck-Boost變換器的穩(wěn)態(tài)電壓變比既可小于1(D0.5時(shí)),也可以大于1(D>O.5時(shí)),所以Buck-Boost變換器也稱(chēng)為升降壓變換器。其優(yōu)點(diǎn)是電路簡(jiǎn)單,電壓變比可由零到無(wú)窮大變化,也就是說(shuō)既可升壓又可降壓。因此,當(dāng)太陽(yáng)能輸出電壓發(fā)生變化時(shí),只要適當(dāng)調(diào)節(jié)Buck-Boost的占空比就可保證蓄電池輸入電壓的穩(wěn)定。

  3.2 UC3906的外圍充電電路的設(shè)計(jì)

  根據(jù)前面介紹的UC3906的工作原理,以12 V25 AH鉛酸蓄電池為例,設(shè)計(jì)出的UC3906的外圍電路如圖4。其中,輸入電壓Ui。=18 V,過(guò)充電壓Uoc=15 V,浮充電壓UF=14.5 V,過(guò)充轉(zhuǎn)換電壓U12=14.25 V,浮充轉(zhuǎn)換電壓U13=11.7 V,最大充電電流Imax=2.5 A,過(guò)充終止電流Ioc=0.25 A。

  

UC3906的外圍充電電路

  由于充電器始終接在蓄電池上,為防止蓄電池電流倒流入充電器,在串聯(lián)調(diào)整管與輸出端之間串入一只二極管。同時(shí),為了避免輸入電源中斷后,蓄電池通過(guò)分壓電阻R,、R2、R3放電,使R3通過(guò)電源指示晶體管(腳7)接地。

  18 V輸入電壓加入后,Q1導(dǎo)通,開(kāi)始恒流充電,充電電流為2.5 A,電池電壓逐漸升高。當(dāng)電池電壓達(dá)到過(guò)充電壓Uoc的95%(即14.25 V)時(shí),電池轉(zhuǎn)入過(guò)充電狀態(tài),充電電壓維持在過(guò)充電電壓,充電電流開(kāi)始下降。當(dāng)充電電流降到過(guò)充電終止電流(Ioct)時(shí),UC3906的腳10輸出高電平,比較器LM339輸出低電平,蓄電池自動(dòng)轉(zhuǎn)入浮充狀態(tài)。同時(shí)充足電指示發(fā)光管發(fā)光,指示蓄電池已充滿(mǎn)。

  4 結(jié)語(yǔ)

  本設(shè)計(jì)最大的特點(diǎn)就是在傳統(tǒng)的控制器的基礎(chǔ)上加入了Buck—Boost變換器,并且使用了專(zhuān)門(mén)的充電控制芯片UC3906。整個(gè)充電器體積小,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,具有良好的充電管理和維護(hù)功能。



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