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太阳能LED路灯控制器设计与实现(持续更新原理图、PCB,软件)
阅读: 5730 |  回复: 9 楼层直达

2014/08/18 23:54:01
1
YaoYuan815
电源币:25 | 积分:0 主题帖:2 | 回复帖:8
LV2
班长

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        最近手里有个小项目,设计一个控制器,白天利用太阳能电池板给蓄电池充电,晚上给LED路灯使用。利用电源网这个平台,希望和更多有经验的人分享共同完成这个项目,我会持续更新原理图,PCB以及软件部分,希望大家积极互动共同完成这个项目,共同学习共同进步,谢谢大家。

        首先是需求以及指标

              1、 充电、控制、横流输出一体化。

              2、12V,24V蓄电池自适应,充电电流不大于10A。

              3、两路恒流输出驱动LED,每路输出电流不大于5A,且电流分时可控,输出端功率不超过200W。

              4、能承受-35°到75°的高低温。

              5、充电效率不低于96%,放电效率不低于92%。

              6、输入欠压、过流、过压、反接保护

              7、输出过流、过压、短路、开路、过功率保护。

        根据需求设计了一个大概框图

        每一部分作用如下:

         

       充电过流保护、接反保护电路:防止太阳能电池板充电电流过大烧坏电路并防止太阳能电池板反接至电路中。

 

       充放电开关控制电路:单片机控制太阳能电池板充电开始与截止,根据多种情况下开始充电或切断输入充电。

 

        输入电压、电流测量电路:测量输入电压、电流,作为电池的一些参考参数使用

 

        温度检测电路:检测温度,进行蓄电池温度补偿并能进行温升智能保护。

 

        外界照度检测电路:检测外界光强度决定充放电开启与关闭。

 

       RS-232接口电路:连接上位机,用上位机软件进行参数设定或者查询。

 

       蓄电池温度补偿控制电路:根据温度对蓄电池进行相应的电压补偿。

 

      蓄电池电压检测电路:检测蓄电池电压对充放电进行反馈控制。

 

       PWM控制恒流输出电路:根据系统一些参数设置输出电流。

 

      欠压保护、过流保护等保护电路:一系列保护电流保证系统在空载、过载、欠压、过压、过流等状态下能稳定运行。

 

       输出电压、电流测量电路:测量电压、电流,反馈控制保证系统正常工作。

 

       STM32F103C6T6控制器主要完成检测、控制功能。

       初步方案

        1、充电部分采用同步Buck电流以保证高效率,充电方式暂选最近特别火的MPPT(对算法不是很自信所以暂定这个,后面根据开发难易程度选择采用三段式或者MPPT),MOS管驱动器选择TI的UCC27211(120V,4A),MOS管选择我们的国产货后羿半导体的HY1707(70V,80A,这不是广告宣传哈),PWM波由单片机产生,暂定频率200K。

        2、放电部分采用国半(现已被TI收购)的LM3424,没用过这款芯片,不知道能跑到5A不,看手册上说轻易跑到5A我心里稍稍舒了口气。

        3、考虑到成本,开发难以程度以及所需资源控制部分采用ST的STM32F103C6T6,不贵10块钱左右,M3内核外设强大配合库函数开发。

        先写到这里,请各位大虾批评指教,小弟感激不已。

        好伤心都没人回复,没人指教啊,小弟还是很坚强的把原理图设计完成了,传上来与大家分享下,欢迎拍砖,睡一觉起来再详细说一下原理图设计中的一些东西,现在只做了充电部分设计。

        LED路灯控制器充电部分.pdf

        

2014/08/21 15:51:09
2
yanliangqun
电源币:0 | 积分:0 主题帖:1 | 回复帖:12
LV2
班长

我们刚做了一个不带恒流驱动,三路输出的路灯控制器,花了半个月时间,后续也想做个带恒流驱动的。前面这个是应付老板要求。

2014/08/23 09:39:00
3
YaoYuan815
电源币:25 | 积分:0 主题帖:2 | 回复帖:8
LV2
班长

    周末难得睡一个懒觉,把原理图设计中的一些东西说一下,介绍顺序按原理图中从左到右从上到下的顺序。

        光电池蓄电池接口及状态:接口就是蓄电池光电池两个输入端,状态是为了提示光电池蓄电池正常接入,如果接反了指示灯就不会亮。Status是为了提示充电状态,初步设定两个状态,闪烁表明正在充电,亮表明供电正常但没有充电。

    

    光电池防接反蓄电池防接反:光电池防接反通过串联一个二极管进去,还有防夜晚反充电功能,串联一个R008电阻加MAX4080是为了测量输入电流。蓄电池防接反是靠低端MOS管实现的,正常接入时Q1的GS端高电平导通,反接时不导通,DZ1是为了防止Q1的GS间电压超过最大电压,C3和R3起缓冲作用。

    

    输入输出电压及温度测量:低端电压测量比较简单之间采用电阻分压就行,加上一个RC滤波网络是为了滤除高频干扰。温度测量是通过一个NTC热敏电阻,由AD采样计算电阻值再查表得到温度。

    

    

电源和地耦合处理:STM32需要给模拟电路和数字电路部分分别供电,对模拟电路和数字电路的电源和地加电感耦合一下,STM32的地和系统地通过一个0欧姆电阻连接。

上午先写这么多,下午继续。

    

2014/08/25 19:57:40
4
YaoYuan815
电源币:25 | 积分:0 主题帖:2 | 回复帖:8
LV2
班长

    周末突然有事耽误了,没有更新,今晚继续。同步Buck那部分的电路就是一个基本结构,不做过多解释。单片机最小系统部分也不说,电源,晶振,JTAG。重点说下U7,TL431基准稳压源,由于我使用的这款STM32内部没有基准源只能用模拟电路供电那部分的电源当作基准源,把一路2.5V基准信号当作测量对象反过来推算电源电压,这样可以保证更好的AD采样精度。

    原理图就说这么多,开始准备PCB。

2015/01/31 22:56:56
5
zhusayhi
电源币:1 | 积分:0 主题帖:0 | 回复帖:1
LV1
士兵
没有LED灯的驱动电路啊
2016/05/05 09:45:25
6
知识阅览者
电源币:11 | 积分:15 主题帖:5 | 回复帖:66
LV5
营长
怎么没有后续的更新了呀???
2017/03/22 18:49:27
7
trappedwolf
电源币:0 | 积分:0 主题帖:38 | 回复帖:28
LV5
营长

楼主人呢?

2017/05/20 11:23:52
8
可以啦
电源币:0 | 积分:3 主题帖:0 | 回复帖:1
LV1
士兵
楼主pcb制图能给我们看看学习一下吗,谢谢楼主啦
2018/06/10 20:08:19
9
tanik
电源币:577 | 积分:0 主题帖:7 | 回复帖:88
LV5
营长
新东西一点要支持的!楼主继续!
2018/09/22 07:49:42
10
zhou2013
电源币:20 | 积分:0 主题帖:0 | 回复帖:146
LV5
营长
发份资料学习下谢谢![email protected]
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