太阳能虫情测报灯驱动控制器的设计

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1、太阳能虫情测报灯驱动控制器的设计摘要：设计一种能在０．８Ｖ下工作的低压太阳能发光二极管太阳能虫情测报灯驱动控制器．控制充电回路通断的开关管集成在芯片内部，系统只需外接一个电感和光敏电阻．该驱动电路具有光开关自动控制放电、蓄电池过放迟滞保护等功能，且发光二极管灯无闪烁．仿真结果表明，芯片的工作电压为０．８～１．５Ｖ，输出平均电流在３～３００ｍＡ内可调，发光二极管灯效率大于８５％，能够满足各种不同发光二极管对电流的需求．太阳能光伏电池和发光二极管（ＬＥＤ）同为直流电、电压低，并且能相互匹配［１?２太阳能虫情测报灯很好地结合了太阳能和ＬＥＤ照明的各自的优点［３］，利用光伏发电技术把

2、太阳能转换为电能驱动ＬＥＤ照明，具有环保无污染、使用寿命长、安装方便等特点，已开始广泛地应用于广场绿地、小区草坪等场所［４］．目前，ＬＥＤ的芯片有能够单独使用，实现简单充放电保护功能的［５］；也有带微机控制接口，能够与处理设备协同工作，实现复杂功能的［６?７］．基于专用芯片的蓄电池管理和ＬＥＤ驱动，已成为太阳能光伏系统管理的最主要方式［８?１０］．将太阳能光伏系统中的充放电控制和ＬＥＤ驱动集成于一体的控制芯片有着无可替代的作用，具有广阔的市场前景和可观的经济效益．为了减少太阳能ＬＥＤ虫情测报灯控制系统的成本，降低对太阳能电池的要求，本文设计一种低压太阳能ＬＥＤ虫情测报灯驱动控

3、制器１　电路设计１　系统结构规格型号：TPCB-III-A厂商：浙江托普设计意义：简易型虫情测报灯专为田间病虫害统计而研制的简易、实用测报工具，通过诱集成虫至箱体内，用内置的农药将害虫杀死，而不是像喷洒农药主要灭杀幼虫，大大提高了防治效果。同时又避免了害虫抗药性的发生和喷洒农药对害虫天敌的误杀。减少环境污染，降低农药残留。太阳能虫情测报灯控制器的系统结构，如图１所示．采用上华０．３５μｍ双多晶四层金属Ｎ阱ＣＭＯＳ工艺设计的芯片；控制器由充电控制电路、开关驱动电路、光开关控制电路、过放电保护电路等组成．为使控制器能在０．８Ｖ低压下正常工作，可采用一节１．２Ｖ的Ｎｉ?Ｃｄ或Ｎｉ

4、?ＭＨ蓄电池作为电源电压．采用固定频率的脉冲宽度调制（ＰＷＭ）方式来控制电感升压电路当与ＬＸ相连的ＭＯＳ管导通时，充电电池对电感Ｌ充电；当与ＬＸ相连的ＭＯＳ管关断时，电感Ｌ对ＬＥＤ放电．光开关控制和过放电保护电路具有迟滞功能，欠压关断时将电路锁定在关断状态，只有当太阳能电池电压达到一定电压时图２　充电控制电路Ｆｉｇ．２　Ｃｈａｒｇｅｕｐｃｏｎｔｒｏｌｃｉｒｃｕｉｔ解锁电路，ＬＥＤ重新点亮，避免了欠压关断后电池电压马上回升导致ＬＥＤ灯闪烁的问题．１．２　充电控制电路通过对太阳电池的采样电压与蓄电池电压进行比较来控制充电过程，如图２所示．当太阳电池采样的电压大于ＢＡＴ电压时，比

5、较器输出端Ｖ为低电平，ＰＭＯＳ管导通，ＶＳ对Ｖｄｄ充电；当太阳电池采样的电压小于ＢＡＴ电压时，Ｖｐｇａｔｅ为高电平，ＰＭＯＳ管截止，防止蓄电池对太阳电池的反充电．由于要保证在０．８Ｖ的低压下电路能够正常工作，比较器采用折叠式共源共栅低压结构，由于整个控制器电路均由ＢＡＴ供电，功耗显得尤为重要．该比较器对速度的要求比较低，在设计时，使输入对管支路的电流与折叠支路的电流设置相同，这降低了比较器的速度但也降低了功耗．与传统的控制器不同，充电控制电路集成了ＰＭＯＳ开关管，简化了外围电路．为了减小开关管的导通电阻，ＰＭＯＳ开关管采用了大的宽长比，使得整个充电电路等同于一个极低导通压降的

6、肖特基二极管,即能防止夜间蓄电池对太阳电池的反向充电，又提高了太阳电池的充电效率．１．３　光开关控制电路图３为光开关控制电路其中：ＬＳ为光检测输入端，外接一个光敏电阻和一个普通电阻．光敏电阻随着光照强度变化，其电阻发生变化，使得ＬＳ输入端的产生变化．通过比较器，对ＬＳ端电压与设定电压值的大小来控制ＬＥＤ等的开关．该电路中的比较器结构与充电控电路类似，由于要求其在较低的输入信号下能工作，采用ＰＭＯＳ管作为输入对管．在ＬＥＤ灯点亮之后（光控开关电路输出端ＬＳ＿ＯＵＴ为低电平，经过后面的驱动开关控制电路变为高电平去驱动控制ＬＥＤ点亮）．为了防止由于其他非日光瞬间光源干扰而误关断Ｌ

7、ＥＤ灯，电路通过ＬＳ＿ＯＵＴ控制Ｍ１管关断，使得比较器的翻转阈值降低，即具有迟滞功能．由仿真结果可知，当ＶＬＳ高于０．３×Ｖｄｄ，ＬＳ＿ＯＵＴ为高电平，经过驱动开关控制电路输出低电平，关断驱动开关管，使得ＬＥＤ灯关闭；当ＶＬＳ低于０．２２×Ｖｄｄ时，ＬＳ＿ＯＵＴ为高电平，使驱动开关管导通，ＬＥＤ灯点亮．１．４　开关驱动控制电路图４为开关驱动控制电路其中：输入信号ＯＲＰ＿ＯＵＴ，ＬＳ＿ＯＵＴ，ＯＵＴ分别为过放电保护电路、光开关控制电路、逻辑控制电路的输出控制信号．当过放电关断信号ＯＲＰ＿ＯＵＴ、光开关关