智能追光鋰電充電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

②太陽(yáng)能電池選擇

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

表1 所選太陽(yáng)能電池參數(shù)

考慮到太陽(yáng)能電池實(shí)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(yáng)能電池板并聯(lián)使用，并聯(lián)方式如圖9所示。

（2）電壓轉(zhuǎn)換部分

①降壓電路

方案一：采用LM7805芯片，將太陽(yáng)能輸出電壓轉(zhuǎn)換為5V，此芯片價(jià)格便宜，但缺點(diǎn)是功耗大，效率低，不利于太陽(yáng)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(guò)熱保護(hù)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(duì)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(fù)雜度基本相同，雖然LM1117的價(jià)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(yīng)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(bǔ)償帶隙基準(zhǔn)源、一個(gè)占空比周期控制振蕩器、驅(qū)動(dòng)器和大電流輸出開(kāi)關(guān)，能輸出1.5A的開(kāi)關(guān)電流。它能使用最少的外接元件構(gòu)成開(kāi)關(guān)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(dòng)時(shí)，無(wú)法得到穩(wěn)定的電壓。

通過(guò)比較，我們選擇方案一，該方案的優(yōu)點(diǎn)是，在太陽(yáng)能電池板輸出電壓波動(dòng)時(shí)，能得到穩(wěn)定的輸出電壓。其應(yīng)用電路如圖11所示。

圖11升壓電路

（3）充電開(kāi)關(guān)電路

方案一:采用普通繼電器作為充電開(kāi)關(guān)。由于有機(jī)械運(yùn)動(dòng)，可能會(huì)帶來(lái)電火花，且開(kāi)關(guān)時(shí)間長(zhǎng)。

方案二:采用TLP521光耦作為充電開(kāi)關(guān)。TLP521是一種全部由固態(tài)電子元器件組成的無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)元件，它利用電子元器件的電，磁和光特性來(lái)完成輸入與輸出的可靠隔離，利用大功率三極管，功率場(chǎng)效應(yīng)管，單向可控硅等器件的開(kāi)關(guān)特性，來(lái)達(dá)到無(wú)觸點(diǎn)，無(wú)火花地接通和斷開(kāi)被控電路。基于以上優(yōu)點(diǎn)，我們采用光耦作為開(kāi)關(guān)器件，其應(yīng)用電路如圖12所示。

圖12光耦開(kāi)關(guān)

單片機(jī)突然掉電時(shí)，會(huì)因I/O的低電平誤開(kāi)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(kāi)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(dá)±0.75%，充電電流可控，帶自動(dòng)輸入電源監(jiān)視器，自啟動(dòng)充電等功能，但MAX1898需要有穩(wěn)定的電壓輸入，不使用于太陽(yáng)能供電的系統(tǒng)。

方案二：使用可太陽(yáng)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(yīng)用時(shí)不需要外部的電流檢測(cè)電阻和阻流二極管；內(nèi)部具有8位模擬--數(shù)字轉(zhuǎn)換電路，能根據(jù)輸入電壓源的電流輸出能力自動(dòng)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(shí)，采用涓流充電模式，激活鋰電池；電源電壓掉電時(shí)自動(dòng)進(jìn)入低功耗的睡眠模式，充電狀態(tài)和充電結(jié)束狀態(tài)雙指示輸出；自動(dòng)再充電功能，電池溫度監(jiān)測(cè)功能。

上述兩種方案，因CN3063可用太陽(yáng)能電池供電，且價(jià)格低于MAX1898,又考慮MAX1898不易手工焊接等問(wèn)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(yīng)用電路如圖14所示。

圖14 CN3063應(yīng)用電路

CN3063的應(yīng)用信息：

電源低電壓鎖存

CN3063內(nèi)部有電源電壓檢測(cè)電路，當(dāng)電源電壓低于電源電壓過(guò)低閥值時(shí)芯片處于關(guān)斷狀態(tài)，充電也被禁止。