基于C8051F920的太陽能金鹵燈控制器設(shè)計

光伏信號處理電路包括防信號反接電路、光伏電壓取樣電路和雷擊保護電路。其中，防信號反接電路可以阻止光伏信號反接輸入對控制器電路造成損壞。電壓取樣電路提供給C8051F920采樣后的光伏電壓信號。雷擊保護電路可以防止將天空中閃電、雷擊引入控制器而造成損壞。PWM充電控制電路將對蓄電池充電， MCU輸出的PWM信號用于驅(qū)動大功率MOS管，控制充電電壓的大小，以免造成對蓄電池的損壞。
2．2 電子鎮(zhèn)流器電路設(shè)計
升壓整流電路包括反激式升壓高頻平面變壓器和快恢復(fù)整流二極管及保護電路。高頻平面變壓器初級連接到電源的輸入端和功率MOS管，次級連接到整流二極管和保護電路。金鹵燈啟動時，次級提供400 V左右的直流電壓，該電壓經(jīng)三倍壓整流電路變換為1 200 V的直流電壓。正常工作時，變壓器的次級提供60～120 V直流電壓。升壓后的電壓信號經(jīng)過LM2902傳送至C8051F920，以實現(xiàn)電壓取樣檢測。
全橋驅(qū)動電路采用飛利浦公司推出的UBA2032高壓單片IC，UBA2032片內(nèi)集成有電壓穩(wěn)壓器、振蕩器、輸入信號延遲和橋路禁止電路、控制邏輯、高／低壓電平移位器、高端左／右驅(qū)動器和低端左／右驅(qū)動器等單元電路。當(dāng)金鹵燈發(fā)生短路時，全橋驅(qū)動短路可關(guān)閉全橋，實現(xiàn)對金鹵燈的保護。
鍵盤顯示電路連接到C8051F920的SPI接口上，可實現(xiàn)點燈時間、方式、充電過壓保護范圍等的設(shè)定。ZLG7290是一種全新的、具有I2C總線的鍵盤和顯示接口芯片，使用該芯片設(shè)計的鍵盤和顯示電路，在設(shè)置完參數(shù)后，可以拔掉不用，簡化了控制器硬件和軟件設(shè)計。信號檢測和轉(zhuǎn)換電路將充電電流和點燈電流在取樣電阻上轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓，并放大到合適的范圍給MCU的A／D輸入端；另一方面，點燈電流信號的點燈電壓信號經(jīng)放大比較電路連接到開關(guān)控制電路，直接控制燈的開路和短路保護。
2．3 點火電路的設(shè)計
金鹵燈的工作可分為三個階段：電極釋放自由電子，電子在外加電場中加速；自由電子的動能轉(zhuǎn)化為氣體原子的激發(fā)能；激發(fā)能轉(zhuǎn)換為光能。
圖3為金鹵燈的伏安特性曲線。

由于金鹵燈內(nèi)充滿惰性氣體，其擊穿電壓很高，通常要求達(dá)到20 kV左右，故要求點火電路能夠提供足夠高的電壓。基于此，通過將變壓器次級與圖4所示的三倍壓點火電路相連，可獲得1 200 V的電壓，再經(jīng)過點燈線圈連接至金鹵燈后，可在金鹵燈的兩極得到20 kV左右的點燈電壓。