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網(wǎng)友分享:降壓型MPPT太陽能控制器V01.2設(shè)計(jì)

發(fā)布時(shí)間:2015-08-21 責(zé)任編輯:sherry

【導(dǎo)讀】由于還是喜歡開發(fā)設(shè)計(jì)帶來的快樂,考慮精力有限,年初停止生產(chǎn)銷售,專心潛修,經(jīng)過近半年的努力改良出新一代V01.2版本控制器。有興趣的童鞋可以來看看。
         
先談?wù)刅01.1的不足和V01.2重點(diǎn)改進(jìn)的地方:
         
1、由于是高端驅(qū)動NMOS,V01.1啟動需要輸入和輸出有必要壓差(>18V),故而存在無法在低壓差環(huán)境中工作的缺點(diǎn)。因此V01.2供電改為反激電源,為高端NOMS提供一路隔離的12V供電進(jìn)行驅(qū)動。
         
2、太陽能控制器必須有輸入防反功能,防止夜間電池電壓反向加到太陽能板上造成損傷。在V01.1中使用1個(gè)肖特基二極管進(jìn)行防反,問題主要是肖特基大電流下發(fā)熱不小,比如10A電流也有0.7V左右壓降,7W功率損失,即帶來熱量又損失效率。因此在V01.2中使用反激電源再提供一路隔離12V供電使用NOMS進(jìn)行防反接控制。
         
3、V01.1的主電路是BUCK,續(xù)流部分使用肖特基二極管。由于二極管一般也有0.7~1V的壓降,故在低電壓(比如12V)使用環(huán)境下,這個(gè)壓降會帶來比較明顯的DC變換效率降低。因此在V01.2中,采用同步整流方式,使用NOMS代替肖特基二極管,降低導(dǎo)通壓降,提高DC轉(zhuǎn)換效率。
         
4、V01.1使用的AVR單片機(jī)8bit性能不強(qiáng),主頻16MHz不夠高,故PWM分辨率不精細(xì),中斷嵌套不支持,外部中斷僅2個(gè),故響應(yīng)實(shí)時(shí)性差保護(hù)不是非常及時(shí),單片機(jī)16K容量不大,無法使用高檔TFT進(jìn)行顯示。因此V01.2全面升級到stm32F103平臺32bit,72MHz主頻,常用容量為64~256K,由于是ARM平臺中斷數(shù)量和管理比AVR好的幾乎一塌糊涂。(當(dāng)然還是非常感謝AVR這款8位單片機(jī))
         
5、LCD1602液晶顯示功能比較簡單,顯示內(nèi)容量少,不支持中文,不支持圖形,還是上TFT,根據(jù)性價(jià)比選擇了一款2.2寸的TFT液晶,分辨率320*240,SPI接口,9341驅(qū)動。
         
6、V01.2無線接口使用NRF24L01,便于后期升級高級功能。
        
 7、V01.2改用霍爾ACS712元件測量電流,取代原V01.1中的貼片電阻取樣。好處是輸入和輸出地公用沒有壓差,干擾小了,大電流下取樣電阻發(fā)熱沒了,最重要的還是電流采樣精度提高一個(gè)臺階。
         
8、5V供電不再使用7805線性降壓芯片(12V降壓到5V,0.2A輸出會有1.4W損失),改用LM2596減少發(fā)熱和待機(jī)損耗。
         
整體升級中,精力投入最多的就是單片機(jī)平臺,這里花費(fèi)了半年時(shí)間入門到熟悉,還談不上精通,呵呵。感謝萬能的淘寶和優(yōu)酷提供的硬件和視頻資源,特別感謝下劉凱老師和野火老師的stm32教學(xué)視頻。
         
V01.2基本參數(shù)介紹:輸入最高直流電壓170V,電流20A,輸出3~60V可調(diào),電流20A。平均效率比老版本提高1~2%。由于是開發(fā)用原理樣機(jī),所以把常用功能模塊變成分離式,主要是三部分:主功率電路、核心控制板、反激電源模塊。
太陽能控制器V01.2設(shè)計(jì)
接下來看看功率板上的用料情況IRFP4668和SPTS80170,原理樣機(jī)板子上還是有錯誤,所有進(jìn)行了小飛線改動。
太陽能控制器V01.2設(shè)計(jì)
太陽能控制器V01.2設(shè)計(jì)
太陽能控制器V01.2設(shè)計(jì)
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整合到一起看看測試情況,其中有2片是在河南和海南發(fā)燒友手中測試的截圖。
太陽能控制器V01.2設(shè)計(jì)
太陽能控制器V01.2設(shè)計(jì)
開始討論技術(shù)難點(diǎn),大家感興趣的地方可以留言。
 
一、主電路原理圖簡單介紹。
太陽能控制器V01.2設(shè)計(jì)
主電路采用同步整流降壓DC模式,簡單說就是在Buck電路的續(xù)流二極管旁并聯(lián)一個(gè)NMOS,由單片機(jī)控制整個(gè)NMOS的導(dǎo)通和關(guān)掉模擬二極管的工作,利用NMOS的低壓降來減少續(xù)流二極管的損耗。
   
 IR2110全橋驅(qū)動芯片,高端驅(qū)動主電路開關(guān)MOS,低端驅(qū)動同步時(shí)續(xù)流用MOS。
   
 LM358雙路運(yùn)放,一路做硬件過壓保護(hù),另一路做硬件是否允許同步工作判斷。
   
 ACS712電流霍爾,5V供電,2.5V基準(zhǔn)電壓代表0電流。電流按照反方向設(shè)計(jì),即電流增大輸出電壓減小。
   
 LM2596降壓芯片(BUCK型電路),將12V供電降低到5V。
   
 PCL817光耦隔離驅(qū)動防反NMOS。
 
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