太陽能LED照明系統(tǒng)的應(yīng)用意義

      在世界各國，對綠色環(huán)保能源的需求趨勢都與日俱增，越來越多行業(yè)開始重視環(huán)保元素在其行業(yè)內(nèi)的發(fā)展?jié)摿?。太陽能作為一種現(xiàn)知的用途最為廣泛的可再生能源，它在綠色產(chǎn)業(yè)中占有重要地位。太陽能與LED的結(jié)合，使太陽能LED照明系統(tǒng)具有了綠色環(huán)保和高效率的雙重優(yōu)點，促進這類系統(tǒng)的普及，對緩解能源短缺有重大意義，也符合綠色生態(tài)友好的行業(yè)發(fā)展趨勢。

太陽能LED照明系統(tǒng)的優(yōu)化

【太陽能LED照明系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)】

      雖然太陽能LED照明系統(tǒng)具有生態(tài)友好和高效的特點，但它的電池組在所占成本高，且由于組內(nèi)電池特性不同，電池組需要根據(jù)控制不斷地接受、釋放能量，整體使用壽命與單個電池相比是下降的。這一缺點雖然在后來也有許多學(xué)者提出了解決方案，但都存在成本過高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等問題，難以直接移植入小功率太陽能LED照明系統(tǒng)中應(yīng)用。

      2019年，湖北工業(yè)大學(xué)的Wei Mei分析了目前的太陽能LED照明系統(tǒng)電池管理策略的優(yōu)缺點，在此基礎(chǔ)上對太陽能LED照明系統(tǒng)進行優(yōu)化改良，通過將載波層疊思想應(yīng)用于級聯(lián)拓撲結(jié)構(gòu)，提出了一種基于載波層疊的電池管理策略，用以平衡電池組中各電池的工作電壓。在成本、體積及開關(guān)耗損的基礎(chǔ)上，設(shè)計了一種太陽能LED照明系統(tǒng)硬件電路，使電池組內(nèi)各電池迅速達到均衡狀態(tài)，讓該照明系統(tǒng)穩(wěn)定工作、延長壽命，并且降低了生產(chǎn)成本，除了應(yīng)用于家庭照明及移動式照明外，提高功率就可應(yīng)用于路燈、發(fā)電站等，應(yīng)用范圍廣。

太陽能LED照明系統(tǒng)硬件電路主要技術(shù)參數(shù)

l 功率：30W

l 最大輸出電壓：21V

l 最大輸出電流：1.42A

l 控制器主控芯片：STM32C8T6

l 儲能單元：鋰電池+MOS管*2，多組儲能單元組成電池充放管理電路

l LED負載驅(qū)動：RT9624芯片

l 數(shù)據(jù)參數(shù)傳輸：CC2530模塊

【家用太陽能IED控制器系統(tǒng)框圖】

DC/DC電路設(shè)計

       該系統(tǒng)主電路采用Buck-Boost雙向電路，可以實現(xiàn)在一個變換器中完成太陽能板和電池間的能量轉(zhuǎn)移互換。

【Buck-Boost雙向電路】

      Buck-Boost雙向電路主要參數(shù):

      l 圖中兩個MOS管為NMOS管，可用微碧VBsemi產(chǎn)品型號為VBA1302的NMOS管

      l 電感：240μH

電池管理電路的設(shè)計

      用級聯(lián)橋臂拓撲機構(gòu)設(shè)計了電池充放電管理電路，電路采用5節(jié)鋰電池作為儲能介質(zhì)，工作時為保證電壓等級，需要將其中4節(jié)電池級聯(lián)組成直流電源。

【電池充放管理電路中上兩極級聯(lián)橋臂電路】

【電池充放管理電路中下三極級聯(lián)橋臂電路】

      電池充放管理電路主要構(gòu)成：

       l 4節(jié)鋰電池直流電源電壓：10V~16.8V

       l 差分檢測電路：LM358D雙運算放大器

       l 用多個三極管驅(qū)動MOS管開關(guān)

       MOSFET場效應(yīng)管的選擇：

       l 上兩極級聯(lián)橋臂采用PMOS管AOD4185

       l 下三級級聯(lián)橋臂采用NMOS管AOD4184

輔助電路設(shè)計

【太陽能板與LED防反接及充放電開關(guān)電路】

       此電路除了防反接之外，還能對太陽能板——鋰電池充電和鋰電池——LED放電進行控制。

       MOSFET場效應(yīng)管的選擇：

      l 電路采用AO4805 雙PMOS管，可以降低成本

      l 也可選用微碧VBsemi型號為VBA1302的MOS管

微碧半導(dǎo)體MOS管封裝及應(yīng)用

        微碧半導(dǎo)體企業(yè)主要產(chǎn)品的封裝有：SOP-8 、TO-220（F）、TO-263、TO-247、TO-252、TO-251、SOT-23、SOT-223、SOT-89、QFN等系列封裝產(chǎn)線。

【微碧部分MOS管產(chǎn)品封裝】

      廣泛應(yīng)用于3C數(shù)碼、安防設(shè)備、測量儀器、廣電教育、家用電器、軍工/航天、可穿戴設(shè)備、汽車電子、網(wǎng)絡(luò)通信、物聯(lián)網(wǎng)IoT、新能源、醫(yī)療電子、照明電子、智能家居、電腦主板顯卡、MID\UMPC 、GPS、藍牙耳機、PDVD、車載DVD、汽車音箱、液晶顯示器、移動電源、手機電池（鋰電池保護板）、LED電源等產(chǎn)品。微碧半導(dǎo)體有限公司以飽滿的激情，拼搏務(wù)實的干勁，不斷創(chuàng)新進取，致力于為客戶群體打造出一座高效、便捷、直通、優(yōu)質(zhì)的服務(wù)橋梁。

參考文獻

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