藏區(qū)太陽能照明壁柜磚系統(tǒng)的設(shè)計實現(xiàn)
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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PWM波則通過SPCE061A主控板輸出控制信號。當(dāng)PWM輸出為低電平時，NPN三極管VQ3的主回路處于截止狀態(tài)，由此判斷，MOSFET處于截止狀態(tài)，太陽能電池板與蓄電池的充電回路等價于開路狀態(tài)；當(dāng)PWM輸出為高電平時，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)。
整個電路控制的核心是PWM波對MOSFET導(dǎo)通截止的控制，該設(shè)計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)實現(xiàn)三段式充電算法，從而有效保護蓄電池。
4．2 硬件保護電路工作原理
過載保護是通過采集充放電電路的狀態(tài)值(主回路的電流)實現(xiàn)的，當(dāng)充放電電路出現(xiàn)異常時，不妨設(shè)放電電流較大時，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，進而可得等式：Vo=(V_R25)/R24+V-，由于運放處于深度負反饋狀態(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，如果是負向變化(如放電)，則電位向負向變化更明顯．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，與基準電壓V_REF(1．4V)進行比較，在未過充時，I_AD信號的輸出電位應(yīng)為2．107 5 V，高于IC1A同向端的基準電壓1．4 V，則電路輸出為低，即地電位。此時，該狀態(tài)不會對由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(小于比較器的基準電壓V_REF)→比較器輸出的電位由低變?yōu)楦?INT1為高電平)。此時，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無條件強制導(dǎo)通，V1_Driver，V2_Driver被強制拉至低電平，照明輸出負載將被強制關(guān)斷，這樣就避免過放電(即負載短路)。
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