智能太阳能充电电路设计

坏，设计了过电压保护控制器。 当W1 的电压超过6V， JDQ 1会断开输出电路，MCP73831因断电而得到保护。 具体分析如下：此部分电路设计主要采用了LM 2903电压比较器和外围电路扩展而成。 LM 2903包含两路比较器，1， 2， 3脚为一路， 1脚为OU TPU TA， 2， 3脚为IN PU TA. 5， 6， 7脚为另一路， 7脚为OU TPU TB， 5， 6脚为IN PU TB. 其中过电压保护控制器用5， 6， 7脚的比较器。电阻R11 ， R13分压后接至比较器的5脚。 当电压大于6V 即分压值大于214V. 比较器的7脚输出电平由低转为高。 Q3 饱和导通，则Q5 截止，安全工作指示灯熄灭，接点J1为高电平，此时JDQ 1开始工作，供电电路与后续电路断开，同时过电压红色警示灯亮起。

图3 过电压与过放电保护控制电路

　　2.3 过放电保护控制

　　当锂电池电压低于315V 时，即电池电量释放92%以上时，认为不能继续放电，否则锂电池内部介质会发生变化，致使充电特性变坏，容量降低等。 为此设计过放电保护控制电路，此电路的具体设计如图3，分析如下：采用了LM 2903的1， 2， 3脚组成的一路比较器，与外围器件构成过放电压比较器， R12 ， R14分压后接至LM 2093的3脚。 当电压值小于315V 时，分压值小于214V， LM 2903的1脚由高电平转变为低电平， Q4 由导通转变为截止状态， Q6 饱和导通， JDQ2工作，同时过放红色指示灯亮。

2.4 自动跟踪控制器

　　控制器的输入端，光敏传感器分别由两只光敏电阻串联交叉组合而成。 每一组两只光敏电阻中的一只为比较器的上偏置电阻，另一只为下偏置电阻。 一只检测太阳光照，另一只则检测环境光照，送至比较器输入端的比较电平始终为两者光照之差。 具体电路如图4所示：光敏电阻RT1 ， RT2 与电位器R27和光敏电阻RT3 ， RT4 与电位器R28分别构成光敏传感电路。 将RT1 和RT3 安装在垂直遮阳板的一侧， RT4 和RT2安装在另一侧。 当RT1 ， RT2 ， RT3 和RT4 同时受环境自然光线作用时， R27和R28的中心点电压不变。 当只有RT1 ， RT3 受太阳光照射， RT1 的内阻减小， LM 2903 的5 脚电位升高， 7 脚输出高电平， 三极管Q7 导通，JDQ 4工作，其触点3， 5闭合。 同时RT3 内阻减小， LM 2903的3脚电位下降， JDQ 5不工作，电机M 正转；当只有RT2 ， RT4 受太阳光照射，同理，电机M 反转。 当转到垂直遮阳板两侧的光照度相同时， JDQ 4， JDQ 5都导通，电机M 才停转。 在太阳不停地偏移过程中，垂直遮阳板两侧光照度的强弱不断地交替变化，电机不停的运动，使太阳能接收装置始终面朝太阳。

图4 自动跟踪控制器

　　2.5 充电管理电路设计

　　锂电池的充电过程一般分为3个阶段： ①涓流充电阶段。 ②恒流充电阶段。 一般可以充电到电池容量的85%左右。 ③恒压充电阶段。锂电池过充，轻则减少电池寿命，性能变坏，重则产生漏液等。在本文的设计中，采用了线性充电管理芯片MCP73831，如图1所示。 该芯片具有输出电压准确，任意设定充电电流，自动转换充电模式，消耗电流极小（25uA ） ，过充监测保护等功能和特点。 MCP73831各管脚的功能：

　　VDD 为输入电压端； VSS 为参考零电压端； VBA T为充电控制输出端； STA T 为充电状态输出端。 PROG为电流设定与充电控制使能端。 锂电池充电时，充电管理芯片MCP73831的PROG 接口须外接电阻到VSS，具体计算公式： IREG = 1000 （V ） /RPROG其中RPROG的单位为kΩ， IREG的单位为mA. 在本文设计中RPROG = 2kΩ。

　　则IREG = 500mA. STA T的各接口状态及电路设计中指示灯的逻辑关系如表1所示。 充电管理芯片MCP73831通过检测锂电池的BA T引脚来判断电池的各个状态，从而对电池进行充电管理。 不发生过电压保护时，供电网络一方面对MCP73831提供5V 电压。 一方面通过D 5传输到JDQ2对后续电路供电。 应急充电时，外接5V 电源，一路通过D5到继电器JDQ 2. 另一路到达MCP73831对锂电池充电。 D5 阴极端输出电压5（V ） - 017 （V ） = 413 （V ） ，由于锂电池的电压在充满或非充满电状态的时候，都低于D6 阴极输出端电压（D5 ， D6 共阴极） ， 所以在应急充电的过程中， RT9193 正常工作。 在CMOS （ comp lem entary m etal2oxidesem iconducto r）型电压调节器RT9193的B P端和地之间连接一个22nF的电容，可以极大的减少调节器的输出噪声。在常温状态下，充电完成时电压412V 的锂电池， 消耗了90%的电量时候， 电压仍然会保持315V. 本文设计中选用电压调节器RT9193，即使314V 的时候，输出电压仍然可以稳定在313V。

表1MCP73831电路设计中指示灯的逻辑关系

　　3 试验数据及结果分析

在调试中