智能追光鋰電充電系統(tǒng)設計

②太陽能電池選擇

選擇太陽能電池時，要綜合考慮其材質(zhì)，工藝，重量，光電轉換效率，功率等。本系統(tǒng)采用的太陽能電池板參數(shù)如表1所示。

表1 所選太陽能電池參數(shù)

考慮到太陽能電池實際輸出功率和系統(tǒng)本身功耗，我們將4塊參數(shù)如上表1所示的太陽能電池板并聯(lián)使用，并聯(lián)方式如圖9所示。

（2）電壓轉換部分

①降壓電路

方案一：采用LM7805芯片，將太陽能輸出電壓轉換為5V，此芯片價格便宜，但缺點是功耗大，效率低，不利于太陽能供電的充電系統(tǒng)。

方案二：采用LM1117芯片，LM1117是一款正電壓輸出的低壓降三代線性穩(wěn)壓芯片，內(nèi)部集成過熱保護和限流電路，功耗低，并且內(nèi)部限制了最大功耗，適合電池充電器。對于固定電壓的輸出，可采用更小的電容。

以上兩種方案，外圍電路復雜度基本相同，雖然LM1117的價格高出LM7805許多，但是考慮到整流功耗，我們選用LM1117作為降壓芯片。應用電路如圖10所示。

圖10降壓電路

②升壓電路

方案一：采用MC34063作為升壓芯片。MC34063專用于直流--直流變換器控制部分，片內(nèi)包含有溫度補償帶隙基準源、一個占空比周期控制振蕩器、驅(qū)動器和大電流輸出開關，能輸出1.5A的開關電流。它能使用最少的外接元件構成開關式升壓變換器、降壓式變換器和電源反向器。

方案二：利用三極管、電容、電感、電阻搭建升壓電路，此方案較麻煩，在輸入電壓波動時，無法得到穩(wěn)定的電壓。

通過比較，我們選擇方案一，該方案的優(yōu)點是，在太陽能電池板輸出電壓波動時，能得到穩(wěn)定的輸出電壓。其應用電路如圖11所示。

圖11升壓電路

（3）充電開關電路

方案一:采用普通繼電器作為充電開關。由于有機械運動，可能會帶來電火花，且開關時間長。

方案二:采用TLP521光耦作為充電開關。TLP521是一種全部由固態(tài)電子元器件組成的無觸點開關元件，它利用電子元器件的電，磁和光特性來完成輸入與輸出的可靠隔離，利用大功率三極管，功率場效應管，單向可控硅等器件的開關特性，來達到無觸點，無火花地接通和斷開被控電路。基于以上優(yōu)點，我們采用光耦作為開關器件，其應用電路如圖12所示。

圖12光耦開關

單片機突然掉電時，會因I/O的低電平誤開通充電電路，因此，外加反相器7SLS04，采用高電平控制，能防止誤開通充電電路。

（4）充電控制部分

方案一：使用充電管理芯片MAX1898。MAX1898和外部晶體管PNP或PMOS

組成充電器，可以精確地恒流/恒壓充電，電池電壓精度可達±0.75%，充電電流可控，帶自動輸入電源監(jiān)視器，自啟動充電等功能，但MAX1898需要有穩(wěn)定的電壓輸入，不使用于太陽能供電的系統(tǒng)。

方案二：使用可太陽能電池供電的充電管理芯片CN3063。該器件內(nèi)部包括功率晶體管，應用時不需要外部的電流檢測電阻和阻流二極管；內(nèi)部具有8位模擬--數(shù)字轉換電路，能根據(jù)輸入電壓源的電流輸出能力自動調(diào)整充電電流，用戶不需要考慮最壞情況，可最大限度地使用輸入電壓源的電流輸出能力；輸入電壓范圍是4.35V-6V之間；在鋰電池電壓較低時，采用涓流充電模式，激活鋰電池；電源電壓掉電時自動進入低功耗的睡眠模式，充電狀態(tài)和充電結束狀態(tài)雙指示輸出；自動再充電功能，電池溫度監(jiān)測功能。

上述兩種方案，因CN3063可用太陽能電池供電，且價格低于MAX1898,又考慮MAX1898不易手工焊接等問題，我們采用CN3063作為本系統(tǒng)的充電管理芯片。

CN3063的管腳排列如圖所示。

圖13 CN3060管腳排列

各管腳功能如表2所述。

表2CN3063管腳功能

其典型的應用電路如圖14所示。

圖14 CN3063應用電路

CN3063的應用信息：

電源低電壓鎖存

CN3063內(nèi)部有電源電壓檢測電路，當電源電壓低于電源電壓過低閥值時芯片處于關斷狀態(tài)，充電也被禁止。