幾乎每一個(gè)基于太陽(yáng)能的系統(tǒng)都有一個(gè)與之相關(guān)的電池，它必須從太陽(yáng)能中充電，然后從電池中獲得的能量將用于驅(qū)動(dòng)負(fù)載。為鋰電池充電有多種選擇，我們之前也構(gòu)建了一個(gè)簡(jiǎn)單的鋰電池充電電路。但要用太陽(yáng)能電池板給電池充電，最受歡迎的選擇是MPPT或最大功率點(diǎn)跟蹤器拓?fù)洌驗(yàn)樗萈WM控制的充電器等其他方法提供了更好的精度。

MPPT是太陽(yáng)能充電器中常用的一種算法。充電控制器測(cè)量面板的輸出電壓和電池電壓，然后通過(guò)獲得這兩個(gè)數(shù)據(jù)，將它們進(jìn)行比較，以確定面板可以提供給電池充電的最佳功率。在任何情況下，無(wú)論是在良好或惡劣的陽(yáng)光條件下，MPPT充電控制器使用這個(gè)最大功率輸出因子，并將其轉(zhuǎn)換為電池的最佳充電電壓和電流。每當(dāng)太陽(yáng)能電池板的輸出功率下降時(shí)，電池充電電流也會(huì)減小。

因此，在惡劣的陽(yáng)光條件下，電池根據(jù)太陽(yáng)能電池板的輸出不斷充電。這通常不是在普通太陽(yáng)能充電器的情況下。因?yàn)槊總€(gè)太陽(yáng)能電池板都有一個(gè)最大輸出電流額定值和一個(gè)短路電流額定值。當(dāng)太陽(yáng)能電池板不能提供適當(dāng)?shù)碾娏鬏敵鰰r(shí)，電壓顯著下降，負(fù)載電流不變，并越過(guò)短路電流額定值，使太陽(yáng)能電池板的輸出電壓為零。因此，在惡劣的陽(yáng)光條件下，充電完全停止。但MPPT通過(guò)控制電池充電電流，即使在惡劣的陽(yáng)光條件下也能讓電池充電。

mppt的轉(zhuǎn)換效率約為90-95%。然而，效率也取決于太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)器溫度、電池溫度、太陽(yáng)能電池板質(zhì)量和轉(zhuǎn)換效率。在這個(gè)項(xiàng)目中，我們將制作一個(gè)鋰電池的太陽(yáng)能MPPT充電器，并檢查其輸出。您還可以查看基于物聯(lián)網(wǎng)的太陽(yáng)能電池監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，我們?cè)谠擁?xiàng)目中監(jiān)測(cè)安裝在太陽(yáng)能系統(tǒng)中的鋰電池的一些關(guān)鍵電池參數(shù)。

MPPT充電控制器-設(shè)計(jì)考慮

本項(xiàng)目設(shè)計(jì)的MPPT充電控制器電路將具有以下規(guī)格：

1.可以為2P2S電池(6.4-8.4V)充電

2.充電電流為600mA

3.它將有一個(gè)使用適配器的額外充電選項(xiàng)。

構(gòu)建MPPT控制器所需的組件

?LT3652驅(qū)動(dòng)

?1N5819 - 3件

?10k pot

?10uF電容器- 2個(gè)

?綠色LED

?橘色LED

?220 k電阻

?330 k電阻

?200 k電阻

?68uH電感器

?1超濾電容

?100uF電容器- 2個(gè)

?電池- 7.4V

?1k電阻2pcs

?Barrel socket

MPPT太陽(yáng)能充電器電路圖

完整的太陽(yáng)能充電控制器電路可以在下圖中找到。您可以單擊它以獲得完整的頁(yè)面視圖，以獲得更好的可見(jiàn)性。

該電路使用LT3652，這是一個(gè)完整的單片降壓電池充電器，在4.95V到32V的輸入電壓范圍內(nèi)工作。因此，太陽(yáng)能和適配器的最大輸入范圍為4.95V至32V。LT3652提供恒流/恒壓充電特性。它可以通過(guò)電流檢測(cè)電阻編程，最大充電電流為2A。

在輸出部分，充電器采用3.3V浮子電壓反饋參考，因此任何所需的電池浮子電壓高達(dá)14.4V可以用電阻分壓器編程。LT3652還包含一個(gè)使用簡(jiǎn)單電容的可編程安全定時(shí)器。它用于達(dá)到所需時(shí)間后的電荷終止。對(duì)檢測(cè)電池故障很有幫助。

LT3652需要MPPT設(shè)置，其中電位器可用于設(shè)置MPPT點(diǎn)。當(dāng)LT3652使用太陽(yáng)能電池板供電時(shí)，輸入調(diào)節(jié)回路用于將面板保持在峰值輸出功率。從哪里維持調(diào)節(jié)取決于MPPT設(shè)置電位器。

所有這些都與原理圖相連。VR1用于設(shè)置MPPT點(diǎn)。R2、R3、R4用于設(shè)置2S電池充電電壓(8.4V)。設(shè)定電池電壓的公式可由-給出

電容器C2用于設(shè)置充電定時(shí)器。定時(shí)器可以使用下面的公式-來(lái)設(shè)置

D3和C3是升壓二極管和升壓電容器。它驅(qū)動(dòng)內(nèi)部開(kāi)關(guān)，便于開(kāi)關(guān)晶體管飽和。升壓引腳從0V到8.5V工作。

R5和R6是并聯(lián)連接的電流檢測(cè)電阻。充電電流可以用下面的公式-來(lái)計(jì)算

原理圖中的電流檢測(cè)電阻選擇0.5歐姆和0.22歐姆，并聯(lián)產(chǎn)生0.15歐姆。使用上述公式，它將產(chǎn)生幾乎0.66A的充電電流。C4、C5和C6是輸出濾波電容。

直流桶插孔以這樣的方式連接，如果適配器插孔插入適配器插座，太陽(yáng)能電池板將斷開(kāi)連接。在沒(méi)有充電的情況下，D1將保護(hù)太陽(yáng)能電池板或適配器免受反向電流的影響。

太陽(yáng)能充電控制器PCB設(shè)計(jì)

針對(duì)上述所討論的MMPT電路，我們?cè)O(shè)計(jì)了如下圖所示的MPPT充電器控制器電路板。

該設(shè)計(jì)具有必要的GND銅平面以及適當(dāng)?shù)倪B接過(guò)孔。然而，LT3652需要足夠的PCB散熱器。這是使用GND銅平面和在該焊料平面放置過(guò)孔創(chuàng)建的。

訂購(gòu)PCB

現(xiàn)在我們了解了原理圖是如何工作的，我們可以繼續(xù)為我們的MPPT太陽(yáng)能充電器項(xiàng)目構(gòu)建PCB。上述電路的PCB布局也可從鏈接下載。

現(xiàn)在我們的設(shè)計(jì)已經(jīng)準(zhǔn)備好了，是時(shí)候使用Gerber文件制作它們了。要從PCBGOGO獲得PCB很容易，只需遵循以下步驟即可

第一步：登錄，如果是第一次，就注冊(cè)。然后在PCB Prototype選項(xiàng)卡中，輸入PCB的尺寸，層數(shù)和所需PCB的數(shù)量。假設(shè)PCB為80cm×80cm，您可以如下所示設(shè)置尺寸。

步驟2：點(diǎn)擊Quote Now按鈕繼續(xù)。你將被帶到一個(gè)頁(yè)面，在那里設(shè)置一些額外的參數(shù)，如果需要，如材料使用軌道間距等。但大多數(shù)情況下，默認(rèn)值可以正常工作。我們唯一要考慮的是價(jià)格和時(shí)間。正如你所看到的，構(gòu)建時(shí)間只有2-3天，我們的PCB只需要5美元。然后，您可以根據(jù)您的需求選擇首選的運(yùn)輸方式。

步驟3：最后一步是上傳Gerber文件并繼續(xù)付款。為了確保付款過(guò)程順利進(jìn)行，PCBGOGO會(huì)在付款前驗(yàn)證您的Gerber文件是否有效。這樣，您可以確保您的PCB是制造友好的，并將達(dá)到您的承諾。

組裝PCB

電路板訂購(gòu)后，幾天后，它通過(guò)快遞送到了我手中，裝在一個(gè)標(biāo)簽整齊、包裝良好的盒子里，和往常一樣，PCB的質(zhì)量非常好。我收到的PCB如下所示如您所見(jiàn)，頂層和底層的結(jié)果都如預(yù)期的那樣。

過(guò)孔和襯墊的尺寸都很合適。我花了大約15分鐘組裝到PCB板上以獲得工作電路。組裝板如下所示。

測(cè)試我們的MPPT太陽(yáng)能充電器

為了測(cè)試電路，使用了一個(gè)額定電壓為18V .56 a的太陽(yáng)能電池板。下圖是太陽(yáng)能電池板的詳細(xì)規(guī)格。

充電采用2P2S電池(8.4V 4000mAH)。完整的電路在中等日照條件下進(jìn)行了測(cè)試

連接好一切后，在太陽(yáng)條件合適時(shí)設(shè)置MPPT，控制電位器，直到充電LED開(kāi)始發(fā)光。

本文編譯自circuitdigest