太陽能充電管理系統(tǒng)采用TI的BQ24650，具有太陽能最大功率點(diǎn)跟蹤MPPT功能，通過太陽能板或適配器可以同步整流降壓給鋰電池充電，輸出給DCDC芯片接負(fù)載，可實(shí)現(xiàn)電池和輸入的無縫切換，DCDC芯片用TI的TPS5430來輸出不同的電壓，有MCU控制，12864液晶屏顯示電量指示，附加功能（wifi控制或遙控），下面是簡單的框圖
主要參數(shù)和功能：
這個充電支持1到6串鋰電池，這里選擇3串12.6v鋰電池
太陽能板或適配器輸入電壓：13.5V——22V（最大為28V）
DCDC輸出電壓：1.23——21V(最大為31V）
輸出電流：最大為4A
MCU簡單的開關(guān)機(jī)控制，電量檢測，控制充電和電池輸出，附加功能(遙控或wifi控制)
下面是具體的原理圖
簡單介紹一下芯片的資料
1.BQ24650
適用于太陽能的同步開關(guān)模式電池充電控制器，電阻可編程至 26V 電池電壓輸入工作范圍：5V 至 28V顯示充電狀態(tài)的 LED 指示燈，并且具有最大功率跟蹤MPPT功能，最大充電電流可以達(dá)到10A，輸入端是一個太陽能電池板，光的強(qiáng)弱導(dǎo)致太陽能電池板輸出功率的強(qiáng)弱，而bq24650會用恒壓運(yùn)算法來跟蹤電池板最大功率點(diǎn)
這里重點(diǎn)介紹一下BQ24650的MPPT功能
太陽能電池最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT） 太陽能電池最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）是為了保證在光照強(qiáng)度變化時，光伏電池一直輸出最大功率，以充分利用太陽能。在一般情況下，需要用開關(guān)模式DC-DC轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)MPPT功能，保持輸出電壓和充電電流的乘積(輸出功率)最大化，采用開關(guān)降壓同步整流DC-DC轉(zhuǎn)換的方式實(shí)現(xiàn)光伏電池最大功率點(diǎn)跟蹤功能，其輸入電壓最高可達(dá)28V，非常適合輸入電壓和電池電壓相差比較大的應(yīng)用。充電管理板特點(diǎn)：1.高端技術(shù)MPPT太陽能最大功率跟蹤充電管理，具有涓流、恒流、恒壓充電管理.高速高效的充電方式4.雙狀態(tài)指示燈，沒有接電池時紅/綠燈滅，充電時紅燈亮，充滿自停同時綠燈亮
BQ24650 IC具有一個最大功率設(shè)定點(diǎn)管腳MPPSET
下面電路圖可以看到電阻R5、R6分壓決定了太陽能極板的輸出電壓，當(dāng)極板輸出電壓過低，低于最大功率點(diǎn)電壓的時候，R5、R6分壓低于1.2V,BQ24650將控制電路，降低輸出電流，那么極板電壓上升，在最大功率點(diǎn)范圍內(nèi)。簡單的說就是R5、R6的前饋控制極板的輸出電壓，使MPPTSET端電壓維持在1.2V。而1.2V的分壓點(diǎn)正好處于極板最大功率點(diǎn)電壓范圍
2.TPS5430
高電流輸出：3A （峰值4A）；
寬電壓輸入范圍：5.5~36V;
高轉(zhuǎn)換效率：最佳狀況可達(dá)95%;
寬電壓輸出范圍：最低可以調(diào)整降到1.221V;
內(nèi)部補(bǔ)償最小化了外部器件數(shù)量；
固定500kHz轉(zhuǎn)換速率；
有過流保護(hù)及熱關(guān)斷功能；
具有開關(guān)使能腳， 關(guān)狀態(tài)僅有17uA靜止電流；
內(nèi)部軟啟動與其他同類型直流開關(guān)電源轉(zhuǎn)換芯片相比， TPS5430的高轉(zhuǎn)換效率特別值得關(guān)注。
一、輸入端供電和電池的無縫切換電路
當(dāng)輸入端連接時三極管Q5導(dǎo)通，Q6關(guān)閉，Q7截至，雖然Q7可以通過內(nèi)部二極管電流流到SYS端，但是輸入端VIN中間經(jīng)過mos管的導(dǎo)通到SYS端，這時Q7的S端電壓大于D端電壓，Q7沒辦法導(dǎo)通。但是當(dāng)輸入端一去掉，Q5關(guān)閉，Q6導(dǎo)通，Q7導(dǎo)通，電池向負(fù)載供電，實(shí)現(xiàn)無縫切換
二、一鍵開關(guān)機(jī)電路，
負(fù)載接的是dcdc轉(zhuǎn)換芯片，原理就是當(dāng)按鍵按下mos管導(dǎo)通，給單片機(jī)供電并啟動，然后單片機(jī)檢測GPIO1電平時間來讓GPIO2輸出高低電平實(shí)現(xiàn)開關(guān)機(jī)
三、布線畫圖、打板子
原理圖導(dǎo)入PCB
敷銅后
準(zhǔn)備發(fā)圖和元器件
選擇MOS管時留的余量較大，
NMOS管 HY1403D， 30V/42A 充電用 HY1403D Datasheet.rar NMOS管 HY0720L , 20V/6.5A 給12v供電的led燈做開關(guān) HY0720L Datasheet.pdf
PMOS管 HY15P04D， -40V/-50A 功率路徑的做開關(guān) HY15P04D Datasheet.pdf
MOS管做高側(cè)驅(qū)動時，NMOS的導(dǎo)通內(nèi)阻較小，只要G極能有較高的電壓的話，NMOS選擇非常不錯的額，沒有較高電壓的話用傳統(tǒng)的PMOS做高側(cè)驅(qū)動
三、焊接調(diào)試
來測試一下功能正常不，先空載測量兩個點(diǎn)的電壓，
左邊芯片第二引腳電壓須大于1.2V電壓，后面那個電壓需要調(diào)整為12.6V，因?yàn)槲覀兘拥氖侨囯姵?/p>
這里我們把56k電阻用0歐電阻去掉看看測的電壓12.79，電壓可以了
接上電池后看看充電效果，紅燈亮，正常
充電電流可以通過電阻來調(diào)節(jié)的
我們充電電流的額計算公式
實(shí)際當(dāng)中我們選擇10M歐的電阻
充滿后紅燈滅綠燈亮
看電池充滿電壓為12.54
充電這塊正常，繼續(xù)焊接DCDC這塊，硬件都正常了
目前單獨(dú)的功能可以了，簡單總結(jié)一下DCDC電源中電感的選取，主要參數(shù)，感量 頻率 額定電流 直流電阻 封裝等參數(shù)，如果輸出電流在1A左右，在某寶上買一個參數(shù)差不多就行，電流小發(fā)熱也不大，
如果電流2A甚至3A或者更大的話，這些參數(shù)就需要仔細(xì)考慮了，我做的這個就是和筆記本里面的充電電源管理板，輸出的直流電壓給核心板和控制板供電，那么這個電感需要屏蔽了，一般我們把電感的溫升控制在40度以內(nèi)，電感的額定電流大于實(shí)際電流的2倍左右就行，當(dāng)然余量大一點(diǎn)也行
四、單片機(jī)控制，電量顯示
我們采用STM32F103RB nucleo的開發(fā)板對接太陽能充電板
這個是晶聯(lián)訊的12864屏
規(guī)格書可以參考一下
JLX12864G-378-PC的中文字庫編程說明書.pdf
看看引腳的詳細(xì)分配
12864液晶屏的引腳的 lcd_rs lcd_reset lcd_cs1 lcd_sid lcd_sclk vcc gnd總共7個引腳，占用5個GPIO口
開關(guān)機(jī)電路占用兩個GPIO口，如果帶著設(shè)備聯(lián)調(diào)的話，需要兩個GPIO口
額外的無線調(diào)試
引腳分配圖
簡單的開關(guān)機(jī)和邏輯功能不一一講解了，主要看12864顯示和AD采集電量這塊
12864顯示字符的話，需要取模軟件，我們在程序中直接調(diào)用
下面生成的16進(jìn)制就是我們顯示的字符，直接調(diào)用函數(shù)就可以了
看看具體的效果，這是測量實(shí)際的電池AD值
充電圖標(biāo)這塊和手機(jī)的的類似
實(shí)際的電池未充電顯示狀態(tài)
充電狀態(tài)，圖標(biāo)是流動的
功能已全部完成，不管是接太陽能還是適配器，功能都一樣，和其他控制板或者核心板供電全部從這塊板子上取電，電源統(tǒng)一管理
對于DCDC的輸出帖子中對芯片詳細(xì)的描述，TI的這個DCDC非常成熟
輸出三路電壓，一路是3.3V的LDO固定輸出，另兩路輸出電壓可調(diào)
預(yù)留的鋰電池PWM輸出控制LED燈，附加的wifi或遙控，都需要在控制板上來實(shí)現(xiàn)，這里主要做了開關(guān)機(jī)和電量顯示
我們wifi或遙控控制的也是開關(guān)機(jī)信號GPIO2，wifi控制的話就是比如APP上有個開關(guān)機(jī)，通過wifi網(wǎng)絡(luò)把這個開關(guān)機(jī)信號給單片機(jī)并執(zhí)行GPIO2的高低電平切換，遙控也類似
五 、關(guān)機(jī)功耗
先把電池正極斷開，用公司福祿克萬用表測下電流65.4uA，還可以
對于電池供電的設(shè)備，功耗還可以