太阳能充电控制器

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1、2011年苏州地区"AMD"杯高校大学生电子设计报告题目：太阳能充电控制器（B）队号：110215【摘要】本次设计利用DC-DC升压电路提供给BQ2000的电池充电系统，并且利用STC12C5204AD单片机编程产生PWM来跟踪最大功率(MPPT)输出。本系统电路结构简单、各波形良好，测量结果精确，符合各项设计要求。【关键词】DC-DC升压电路，BQ2000,STC12C5204AD，最大跟踪功率。【Abstract】ThisdesignusingDC-DCBQ2000pressorcircuitprovidesthebatterysystems,andtouseST

2、C12C5204ADmicrocontrollerprogrammingproducetotrackthemaximumpower(PWMMPPT)output.Thissystemcircuitstructureissimple,thewaveformisgood,accuratemeasurementresults,accordwiththedesignrequirements.【keywords】DC-DCBQ2000,STC12C5204AD,MPPT.一、方案设计与论证1.1系统方案系统结构如图1所示，主要分四大部分，DC-DC升压电路，MPPT单片机控制电

3、路，电池充电电路。太阳能电池板DC-DC升压电路BQ2000充电电路STC12C5204AD单片机电压、电流采样电路蓄电池AD转换PWM图1系统原理框图太阳能电池板输出电压通过LM2577芯片升压，再将DC－DC升压电路输出的电压传送给BQ2000电池充电系统，从而完成对蓄电池的充电。由于要完成MPPT，采用电阻分压的方式采样太阳能电池板输入电压，结合霍尔电流传感器采样电流，通过LM358组成的同相比例放大电路放大采样电流，采样后的电压、电流通过单片机自身AD转换处理输出一个脉宽调制信号控制DC-DC升压电路的动态电阻，实现了对DC-DC升压电路的控制，从而达到了最大

4、功率输出。二、理论计算分析与模块的设计2.1DC-DC升压电路及动态电阻调整电路电路图如图2所示，利用LM1577可以构成一种升压型稳压电源。设计实例的输入指标是：输入电压范围：4V-20V，输出稳定电压Vo=13V，最大输出电流Iomax=3A。为了实现MPPT，在下图A点并联了动态电阻调整电路，如图3所示。5图2DC-DC升压电路图3动态电阻调整电路单片机产生PWM经二极管整流，再经电容滤波，变换成直流后驱动直流电压控制晶体管9013的集电极和发射极的动态电阻，从而达到调整DC-DC的输出电压。电位器R3起加快晶体管的导通与截止。2.2电流采样放大电路。由于单片机

5、需要采样输入端的电压和电流信号来计算功率，电压信号采取的是电阻分压来获取比较容易，但是电流采样比较困难，本设计采取HFB06DS5霍尔电流传感器转换获取电流参数，该传感器能够将输入0-6A的电流转换成0-0.625V的电压表示电流，其线性度小于千分之二。由于采样的信号处于毫伏级别，而单片机内部只有8位AD，精度较低，因此利用同向比例运算放大电路对其输出的信号进行放大21倍，再传送至单片机P1.6口AD转换。如图4所示：5图4电流采样放大电路2.3MPPT单片机控制电路。图5单片机最小系统由于需跟踪最大功率MPPT，我们用宏晶科技生产的自带的AD功能及PWM功能STC1

6、2C5204AD单片机对太阳能输入电压及电流进行采样，算出其该时刻的功率，然后将其与上时刻的功率进行比较，再调节脉宽，使输出电压始终保持在最大功率。2.4电池充电管理电路。如图6所示：5图6电池充电管理电路BQ2000是一个可编程，集成度庞大的IC。适用于Ni-Cd、Li-Mh、Li—Ion的智能管理充电芯片。在电池类型检测后，bq2000采用限流充电方式对镉镍或镍氢电池快充电。在快充电期间，bq2000通过监测充电时间，温度和内部中止充电电压标准值。接着快充电期，如果选择充电中止，则电池中止充电。这时只要BAT端子仍然低于VMCV值，则随着充电期的结束，紧接着进入涓

7、流充电。在本设计中，0.05欧的R15电阻用来控制充电电流，三、系统数据测试（1）MPPT功率跟踪数据测试测得数据表明，当负载或开路电压发生变化时，MPPT控制器总能够调节电路的等效阻抗，使负载的等效电阻和电源内阻相等，进而负载上获得最大功率。测试数据如表1所示。太阳能电动势11.012.013.014.015.016.017.018.019.020.0DC_DC输入电压6.256.546.787.257.397.788.198.869.1110.01DC_DC输出电压15.0715.3615.5215.7915.916.4016.6917.017.