藏區(qū)太陽能照明壁柜磚系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)
4 硬件電路原理
4.1 充電主回路工作原理
圖2為充電主回路原理圖。J1為太陽能電池板接入端J10是12 V的蓄電池引出端。系統(tǒng)主控單片機(jī)工作于5.0 V電壓下,控制電路工作無12.0V,由蓄電池提供(直接從J10引出)。J1接入太陽能電池板,整個(gè)主回路必須通過MOSFETV1→L1→VDI(2545)→F1(RF30)→J10→R14→接地形成充電回路,而該充電核心就是控制V1,由R11,VQ3(8050),R7,R3以及電路IRF9540構(gòu)成的電路是實(shí)現(xiàn)MOSFET V1控制的關(guān)鍵。本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/181156.htm
在NPN三極管的基極通過R11與PWM相連接,而該P(yáng)WM波則通過SPCE061A主控板輸出控制信號。當(dāng)PWM輸出為低電平時(shí),NPN三極管VQ3的主回路處于截止?fàn)顟B(tài),由此判斷,MOSFET處于截止?fàn)顟B(tài),太陽能電池板與蓄電池的充電回路等價(jià)于開路狀態(tài);當(dāng)PWM輸出為高電平時(shí),VQ3導(dǎo)通,太陽能電池板正極→R3→R7→VQ3→接地形成回路,由于R3的分壓作用,使得MOSFET導(dǎo)通,充電主回路導(dǎo)通,蓄電池處于充電狀態(tài)。
整個(gè)電路控制的核心是PWM波對MOSFET導(dǎo)通截止的控制,該設(shè)計(jì)采用三段式充電方法,主控板SPCE061A具備PWM輸出功能,保證本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)三段式充電算法,從而有效保護(hù)蓄電池。
4.2 硬件保護(hù)電路工作原理
過載保護(hù)是通過采集充放電電路的狀態(tài)值(主回路的電流)實(shí)現(xiàn)的,當(dāng)充放電電路出現(xiàn)異常時(shí),不妨設(shè)放電電流較大時(shí),則電路通過主回路使I_DET的電位減小。圖2中,由B+→+F1→J10→I_DET→R14→接地的主回路看出,I_IDE實(shí)際接近地電位,在分析充電過程中,可近似等效為地電位。
圖3為過載保護(hù)電路,由VDD→R30→R35→地,可以算出IC1B(LM358A)的同向端為0.15 V;而由R24和R25構(gòu)成的反饋閉環(huán)回路則使得等式(Vo-V_)/R25=(V_-0)/R24成立,進(jìn)而可得等式:Vo=(V_R25)/R24+V-,由于運(yùn)放處于深度負(fù)反饋狀態(tài),則有V_=V+=0.15 V。I_DET的電位變化經(jīng)IC1B后放大,即電位變正則在放大后電位更高,如果是負(fù)向變化(如放電),則電位向負(fù)向變化更明顯.最終輸出的是電位變化較大的I_AD信號。
I_AD信號通過IC1A開環(huán)電壓比較器,與基準(zhǔn)電壓V_REF(1.4V)進(jìn)行比較,在未過充時(shí),I_AD信號的輸出電位應(yīng)為2.107 5 V,高于IC1A同向端的基準(zhǔn)電壓1.4 V,則電路輸出為低,即地電位。此時(shí),該狀態(tài)不會(huì)對由VQ1、VQ2、VQ5、VQ6所組成的控制回路產(chǎn)生影響,即由R21和VD9所形成的支路等價(jià)于斷開。
如果是過放情況,主回路的電流增加,I_DET的電位減小→IC1B的輸出I_AD電位更低(小于比較器的基準(zhǔn)電壓V_REF)→比較器輸出的電位由低變?yōu)楦?INT1為高電平)。此時(shí),VQ2和VQ6(是控制回路另一路)在INT1高電平的作用下,經(jīng)VD9(或VD5)→VQ6(或VQ2)→地,而VQ2和VQ6的集電極均通過電阻與電源正極相連,因此,VQ2和VQ6無條件強(qiáng)制導(dǎo)通,V1_Driver,V2_Driver被強(qiáng)制拉至低電平,照明輸出負(fù)載將被強(qiáng)制關(guān)斷,這樣就避免過放電(即負(fù)載短路)。
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