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(原创)小功率太阳能充电控制器设计

在南非等地,对太阳能电池的需求比较旺盛。下面为大家介绍下我设计的一款晓功率太阳能充电器。

基于硅光电池板的功率为20V 1A.充电电池为磷酸铁锂2串。控制器要有充电控制,电池放电保护,5V放电输出和保护。

在此基础上我的选择是TSM108I+IRU3037的组合,实现充放电。

 

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成隆
LV.6
2
2011-12-13 10:47

因为电池板的MPPT点基本都是在电压的75%时出现,所以在成本限制的情况下,使用固态MPPT点追踪。将TSM108的启动电压提升至15V,因为这款芯片是CC,CV芯片,主要用在车充的锂电池充电的方案中,所以电流不加以限制,用来最大限度的为电池充电,这时因为芯片的启动电压由原来的8V被提升至15V,所以在电池板功率很低的情况依然可以将电压钳位在15V进行充电。

TSM108I简单说明:

 锂离子电池充电器一般都要求输出电压和输出电流保持不变。目前关于恒压/恒流控制器IC已有很多品种可供选择。而意法半导体公司推出的一种自动开关型电压/电流控制器TSM108单片IC既可驱动P沟道MOSFET,也可驱动PNP型功率开关器件。该控制器可对输出线路进行电流测量,并可对开关频率、过电压锁定(OVLO)和欠电压锁定(UVLO)进行调节,它在待机状态下的静态电流消耗仅为150μA,其电源电压(Vcc)可达60V

  

硅光电池板

 

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成隆
LV.6
3
2011-12-13 10:57
@成隆
因为电池板的MPPT点基本都是在电压的75%时出现,所以在成本限制的情况下,使用固态MPPT点追踪。将TSM108的启动电压提升至15V,因为这款芯片是CC,CV芯片,主要用在车充的锂电池充电的方案中,所以电流不加以限制,用来最大限度的为电池充电,这时因为芯片的启动电压由原来的8V被提升至15V,所以在电池板功率很低的情况依然可以将电压钳位在15V进行充电。TSM108I简单说明: 锂离子电池充电器一般都要求输出电压和输出电流保持不变。目前关于恒压/恒流控制器IC已有很多品种可供选择。而意法半导体公司推出的一种自动开关型电压/电流控制器TSM108单片IC既可驱动P沟道MOSFET,也可驱动PNP型功率开关器件。该控制器可对输出线路进行电流测量,并可对开关频率、过电压锁定(OVLO)和欠电压锁定(UVLO)进行调节,它在待机状态下的静态电流消耗仅为150μA,其电源电压(Vcc)可达60V, [图片] 硅光电池板[图片] 

将电池充电电压设定在7.2V,电池保护方案使用理光R5460N209AD,这款芯片是专为磷酸铁锂设计的锂电池保护芯片,保护板所使用的MOS为IRF4905.确保绝对可以经得住短路带来的冲击电流,

5V输出使用的经典的IRU3037  DC-DC控制芯片,这款芯片主要用在低压大电流的方案中,如CPU电源等。现在电池满电7.2V,降压至5V为手机等便携式产品充电,短路电流点设点为7A.确保像诺基亚等这样的手机,如果冲击电流不够大是无法启动充电的。

IRU3037简单介绍:

FEATURES

Synchronous Controller in 8-Pin Package
Operating with single 5V or 12V supply voltage
Internal 200KHz Oscillator
(400KHz for IRU3037A)
Soft-Start Function
Fixed Frequency Voltage Mode
500mA Peak Output Drive Capability
Protects the output when control FET is shorted

APPLICATIONS

DDR memory source sink Vtt application
Low cost on-board DC to DC such as 5V to 3.3V,
2.5V or 1.8V
Graphic Card
Hard Disk Drive

 

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成隆
LV.6
4
2011-12-13 11:00
@成隆
将电池充电电压设定在7.2V,电池保护方案使用理光R5460N209AD,这款芯片是专为磷酸铁锂设计的锂电池保护芯片,保护板所使用的MOS为IRF4905.确保绝对可以经得住短路带来的冲击电流,5V输出使用的经典的IRU3037 DC-DC控制芯片,这款芯片主要用在低压大电流的方案中,如CPU电源等。现在电池满电7.2V,降压至5V为手机等便携式产品充电,短路电流点设点为7A.确保像诺基亚等这样的手机,如果冲击电流不够大是无法启动充电的。IRU3037简单介绍:FEATURESSynchronousControllerin8-PinPackageOperatingwithsingle5Vor12VsupplyvoltageInternal200KHzOscillator(400KHzforIRU3037A)Soft-StartFunctionFixedFrequencyVoltageMode500mAPeakOutputDriveCapabilityProtectstheoutputwhencontrolFETisshortedAPPLICATIONSDDRmemorysourcesinkVttapplicationLowcoston-boardDCtoDCsuchas5Vto3.3V,2.5Vor1.8VGraphicCardHardDiskDrive[图片] 

在充电和放电之间加了一只单片机进行控制,确保电路正常工作,出现保护时可以及时复位。单片机为PIC单片机,当然这里可以根据自己的实际需求进行更改,也可以不加。

如下为单片机的程序流程图:

 

 

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成隆
LV.6
5
2011-12-13 11:05
@成隆
在充电和放电之间加了一只单片机进行控制,确保电路正常工作,出现保护时可以及时复位。单片机为PIC单片机,当然这里可以根据自己的实际需求进行更改,也可以不加。如下为单片机的程序流程图:[图片]  

电路成品:

 

实体:

 

实体图背面

 

磷酸铁锂电池

 

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成隆
LV.6
6
2011-12-13 11:11
@成隆
电路成品:[图片] 实体:[图片] 实体图背面[图片] 磷酸铁锂电池[图片] 

  功能实际测试结果:

电池过流保护:

 

电池短路波形:

 

5V重载波形:

   

5V重载开机波形:

 

 

电池突充电波形:

 

电池充电停止波形:

 

 

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destiny
LV.6
7
2011-12-13 11:17
@成隆
  功能实际测试结果:电池过流保护:[图片] 电池短路波形:[图片] 5V重载波形:[图片] [图片] [图片] 5V重载开机波形:[图片]  电池突充电波形:[图片] 电池充电停止波形:[图片]  
许久未见成隆版主,原来是闭关修炼呢啊!顶起!
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成隆
LV.6
8
2011-12-13 11:18
@成隆
  功能实际测试结果:电池过流保护:[图片] 电池短路波形:[图片] 5V重载波形:[图片] [图片] [图片] 5V重载开机波形:[图片]  电池突充电波形:[图片] 电池充电停止波形:[图片]  

使用TSM108I充电效率可以达到83%,但是只能是在15~20V之间,超过20V的电压控制无法做到高效充电。5V放电效率为95%.

以下为应用笔记:

SJY-S090111-QD SPEC-Ver01 

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2011-12-14 12:38
顶起,支持原创。
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ncy231
LV.7
10
2011-12-14 15:19
@成隆
使用TSM108I充电效率可以达到83%,但是只能是在15~20V之间,超过20V的电压控制无法做到高效充电。5V放电效率为95%.以下为应用笔记:[图片]SJY-S090111-QDSPEC-Ver01 
,顶原创,没有接触过这种太阳能充电器,学习一下,开开眼界...
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destiny
LV.6
11
2011-12-14 15:26
可能接触的人少,所以顶的少,我没接触过,还是要顶!
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26308497
LV.7
12
2011-12-15 11:41
@destiny
可能接触的人少,所以顶的少,我没接触过,还是要顶!

成隆版主的功夫真不错,大家多学习学习

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26308497
LV.7
13
2011-12-15 11:42
@26308497
成隆版主的功夫真不错,大家多学习学习
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xinyun266
LV.2
14
2011-12-15 13:12
@成隆
  功能实际测试结果:电池过流保护:[图片] 电池短路波形:[图片] 5V重载波形:[图片] [图片] [图片] 5V重载开机波形:[图片]  电池突充电波形:[图片] 电池充电停止波形:[图片]  

成版主好,我是一个刚刚涉及这个方向的学生。因为毕业设计的要求,做这个方向,不知道有些问题可否打扰。

我现在要做到的是基于MPPT技术的太阳能充电器,现在在电路的选择中,有些疑问,首先对于太阳能电路的负极是不是要考虑和蓄电池共地。二,有没有什么办法做到太阳能电板充电电流的检测(我现在用的是在正极的采样检测)。三,在实现控制的时候选择的是快速PWM还是普通PWM .期待您的回复和指点

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26308497
LV.7
15
2011-12-15 13:17
原理图都看不清,发文件看咯
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2011-12-22 09:50
@成隆
  功能实际测试结果:电池过流保护:[图片] 电池短路波形:[图片] 5V重载波形:[图片] [图片] [图片] 5V重载开机波形:[图片]  电池突充电波形:[图片] 电池充电停止波形:[图片]  

哈哈 发帖子啦~~~关注中

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2012-01-06 11:42
@26308497
原理图都看不清,发文件看咯
北京深呢
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hao123520
LV.1
18
2012-01-06 16:01
@成隆
  功能实际测试结果:电池过流保护:[图片] 电池短路波形:[图片] 5V重载波形:[图片] [图片] [图片] 5V重载开机波形:[图片]  电池突充电波形:[图片] 电池充电停止波形:[图片]  

能交流下吗?  我也做过这个,

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GL04
LV.3
19
2012-01-10 08:39
@成隆
因为电池板的MPPT点基本都是在电压的75%时出现,所以在成本限制的情况下,使用固态MPPT点追踪。将TSM108的启动电压提升至15V,因为这款芯片是CC,CV芯片,主要用在车充的锂电池充电的方案中,所以电流不加以限制,用来最大限度的为电池充电,这时因为芯片的启动电压由原来的8V被提升至15V,所以在电池板功率很低的情况依然可以将电压钳位在15V进行充电。TSM108I简单说明: 锂离子电池充电器一般都要求输出电压和输出电流保持不变。目前关于恒压/恒流控制器IC已有很多品种可供选择。而意法半导体公司推出的一种自动开关型电压/电流控制器TSM108单片IC既可驱动P沟道MOSFET,也可驱动PNP型功率开关器件。该控制器可对输出线路进行电流测量,并可对开关频率、过电压锁定(OVLO)和欠电压锁定(UVLO)进行调节,它在待机状态下的静态电流消耗仅为150μA,其电源电压(Vcc)可达60V, [图片] 硅光电池板[图片] 
刚好手上有块太阳能电池板,来团长这里取取经。
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Rancho
LV.3
20
2012-02-01 14:20
不错,搞起活动人才兴奋,看到的东西才不错,呵呵
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IGBT2010
LV.8
21
2012-02-07 12:46

好东西,顶!!!!

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2012-02-07 16:02
没做过这方面的。。。过来看看。。。。。
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wheelzhou
LV.9
23
2012-02-07 16:14
@dxsmail
没做过这方面的。。。过来看看。。。。。
做个标记,那天用到太阳能还能参考一下。
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2012-02-08 08:34
@dxsmail
没做过这方面的。。。过来看看。。。。。

油价又上升了。。。。

电池和太阳能又要开动了。。。。

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2012-02-08 08:35
@dxsmail
油价又上升了。。。。电池和太阳能又要开动了。。。。

油价上升的趋势太明显了。。。

对太阳能需求也会越来越多。。。

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2012-02-08 08:41

楼主有10W方案的吗??

这种比较适合现在需要。。。

比如给手机充电。。。。

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602955530
LV.1
27
2012-02-08 10:19
@成隆
  功能实际测试结果:电池过流保护:[图片] 电池短路波形:[图片] 5V重载波形:[图片] [图片] [图片] 5V重载开机波形:[图片]  电池突充电波形:[图片] 电池充电停止波形:[图片]  
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2012-02-09 18:01
@dxsmail
楼主有10W方案的吗??这种比较适合现在需要。。。比如给手机充电。。。。

10W的需求,在中国会比较大。。。。

因为面积比较小。。。还有就是刚好可以放在车上的后车窗。。。。

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zq2007
LV.11
29
2012-02-09 20:39
@dxsmail
10W的需求,在中国会比较大。。。。因为面积比较小。。。还有就是刚好可以放在车上的后车窗。。。。
这个东西市场前景不错,
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xinyun266
LV.2
30
2012-02-15 11:21

你好,我一直在关注这个贴子,但貌似没有看到楼主的上线,期待看到清晰的图纸,不知道能否提供啊,跪求中

xinyun266@hotmail.com

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2012-02-15 11:28
@zq2007
这个东西市场前景不错,[图片]

那个西铁城(手表)光动能的。。。原理。。。到现在都还搞不清楚。。。

不然太阳能的使用可以更广泛。。

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