藏区太阳能照明壁柜砖系统的设计实现
4 硬件电路原理
4.1 充电主回路工作原理
图2为充电主回路原理图。J1为太阳能电池板接入端J10是12 V的蓄电池引出端。系统主控单片机工作于5.0 V电压下,控制电路工作无12.0V,由蓄电池提供(直接从J10引出)。J1接入太阳能电池板,整个主回路必须通过MOSFETV1→L1→VDI(2545)→F1(RF30)→J10→R14→接地形成充电回路,而该充电核心就是控制V1,由R11,VQ3(8050),R7,R3以及电路IRF9540构成的电路是实现MOSFET V1控制的关键。本文引用地址://m.amcfsurvey.com/article/181156.htm
在NPN三极管的基极通过R11与PWM相连接,而该PWM波则通过SPCE061A主控板输出控制信号。当PWM输出为低电平时,NPN三极管VQ3的主回路处于截止状态,由此判断,MOSFET处于截止状态,太阳能电池板与蓄电池的充电回路等价于开路状态;当PWM输出为高电平时,VQ3导通,太阳能电池板正极→R3→R7→VQ3→接地形成回路,由于R3的分压作用,使得MOSFET导通,充电主回路导通,蓄电池处于充电状态。
整个电路控制的核心是PWM波对MOSFET导通截止的控制,该设计采用三段式充电方法,主控板SPCE061A具备PWM输出功能,保证本系统实现三段式充电算法,从而有效保护蓄电池。
4.2 硬件保护电路工作原理
过载保护是通过采集充放电电路的状态值(主回路的电流)实现的,当充放电电路出现异常时,不妨设放电电流较大时,则电路通过主回路使I_DET的电位减小。图2中,由B+→+F1→J10→I_DET→R14→接地的主回路看出,I_IDE实际接近地电位,在分析充电过程中,可近似等效为地电位。
图3为过载保护电路,由VDD→R30→R35→地,可以算出IC1B(LM358A)的同向端为0.15 V;而由R24和R25构成的反馈闭环回路则使得等式(Vo-V_)/R25=(V_-0)/R24成立,进而可得等式:Vo=(V_R25)/R24+V-,由于运放处于深度负反馈状态,则有V_=V+=0.15 V。I_DET的电位变化经IC1B后放大,即电位变正则在放大后电位更高,如果是负向变化(如放电),则电位向负向变化更明显.最终输出的是电位变化较大的I_AD信号。
I_AD信号通过IC1A开环电压比较器,与基准电压V_REF(1.4V)进行比较,在未过充时,I_AD信号的输出电位应为2.107 5 V,高于IC1A同向端的基准电压1.4 V,则电路输出为低,即地电位。此时,该状态不会对由VQ1、VQ2、VQ5、VQ6所组成的控制回路产生影响,即由R21和VD9所形成的支路等价于断开。
如果是过放情况,主回路的电流增加,I_DET的电位减小→IC1B的输出I_AD电位更低(小于比较器的基准电压V_REF)→比较器输出的电位由低变为高(INT1为高电平)。此时,VQ2和VQ6(是控制回路另一路)在INT1高电平的作用下,经VD9(或VD5)→VQ6(或VQ2)→地,而VQ2和VQ6的集电极均通过电阻与电源正极相连,因此,VQ2和VQ6无条件强制导通,V1_Driver,V2_Driver被强制拉至低电平,照明输出负载将被强制关断,这样就避免过放电(即负载短路)。
评论