CN102570525B - 一种基于PSoC的MPPT型太阳能充电控制器 - Google Patents

一种基于PSoC的MPPT型太阳能充电控制器 Download PDF

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Abstract

一种基于PSoC的MPPT型太阳能充电控制器,设置有太阳能电池、蓄电池、保险丝、电源转换电路、PWM驱动电路、PSoC中央处理器、充电回路、负载功率驱动电路、负载功率输出控制电路、太阳能电池电压采样电路、充电电流采样电路、蓄电池电压采样电路和负载电流采样电路,还设置有防雷保护电路、防倒流电路、温度传感器、控制按键阵列和声光显示报警电路。本发明采用PWM充电模式,应用最大功率点跟踪(MPPT)技术,智能调节太阳能电池工作点电压,使太阳能电池工作在最大功率输出状态,智能控制太阳能电池向蓄电池充电,并对直流负载进行供电。

Description

—种基于PSoC的MPPT型太阳能充电控制器
技术领域
[0001] 本发明涉及太阳能充电控制器技术,特别是涉及一种基于PSoC的MPPT型太阳能充电控制器。
背景技术
[0002] 太阳能具有环保、无污染等优良特性,成为现代社会能源发展的方向。在太阳能技术中,最重要的技术之一就是太阳能充电控制器。
[0003] 现有技术中,市场上有很多太阳能充电控制器,但是都存在一些不足,一些简易型的太阳能充电控制器在蓄电池充满后,为保护蓄电池,对太阳能电池板的正负极进行短路,这样会造成太阳能电池板阵列的节温过高,容易损坏太阳能电池板,降低太阳能电池板的使用寿命。一部分太阳能充电控制器没有太阳能电池的最大功率电跟踪(MPPT)功能,导致太阳能电池板的能量转换效率(发电功率)得不到有效的提高。也有太阳能充电控制器都采用微控制器和外围分立元件构成,造成系统电路结构复杂,同时,信号调理电路都是由外围的分立电路来实现,分立元器件存在一致性较差、存在温漂较大等缺点。
[0004] 针对现有技术不足,提供一种基于PSoC的MPPT型太阳能充电控制器以解决现有技术不足甚为必要。
发明内容
[0005] 本发明的目的在于避免现有技术的不足之处而提供一种高效率、低成本、高集成度、保密性强、外设电路精简、电池管理更精确、系统更智能的基于PSoC的MPPT型太阳能充电控制器。
[0006] 本发明的目的通过以下技术措施实现。
[0007] 一种基于PSoC的MPPT型太阳能充电控制器,设置有太阳能电池、蓄电池、保险丝、电源转换电路、PWM驱动电路、PSoC中央处理器、充电回路、负载功率驱动电路、负载功率输出控制电路、太阳能电池电压采样电路、充电电流采样电路、蓄电池电压采样电路和负载电流采样电路;
[0008] 太阳能电池的正极、太阳能电池电压采样电路的一端与充电电流采样电路的810端连接,太阳能电池采样电路的另一端与PSoC中央处理器的420端连接,
[0009] 充电电流采样电路的830端与PSoC中央处理器的410端连接;
[0010] 充电电流采样电路的820端与充电回路的510端连接,充电回路的520端、蓄电池电压采样电路的一端、保险丝的一端与输出负载的正极端连接;
[0011] 蓄电池电压采样电路的另一端与PSoC中央处理器的430端连接;
[0012] 太阳能电池的负极、电源转换电路的350端、蓄电池的负极与负载电流采样电路的1310端连接;
[0013] 蓄电池的正极与保险丝的另一端连接,电源转换电路的310端与负载功率驱动电路的910端连接,电源转换电路的320端与PWM驱动电路的610端连接,电源转换电路的330端与PSoC中央处理器的450端连接;
[0014] PSoC中央处理器的440端与PWM驱动电路的630端连接,PWM驱动电路的620端与充电回路的530端连接;
[0015] 负载电流采样电路的1330端与PSoC中央处理器的460端连接,负载电流采样电路的1320端与负载功率输出控制电路的1110端连接;
[0016] PSoC中央处理器的470端与负载功率驱动电路的920端连接,负载功率驱动电路的930端与负载功率输出控制电路的1120端连接,负载功率输出控制电路的1130端与输出负载的负极连接;
[0017] 所述PSoC中央处理器的型号为CY8LED03D01 ;
[0018] 所述太阳能电池电压采样电路设置有电阻R3、R4和电容C7,电阻R3的一端与太阳能电池正极连接,电阻R3另一端、电阻R4的一端、电容C7的一端与PSoC中央处理器的420端连接,电阻R4的另一端、电容C7的另一端接地;
[0019] 所述充电电流采样电路设置有电感LI和电阻R5,电感LI的一端与太阳能电池的正极连接,电感LI的另一端与电阻R5的一端连接,电阻R5的另一端与充电回路的510端连接;
[0020] 所述蓄电池电压采样电路设置有电阻R15、电阻R16和电容C16 ;
[0021] 所述负载功率驱动电路设置有电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电阻R21、电阻R22、三极管Q4、三极管Q5、三极管Q6和三极管Q7;
[0022] 所述负载功率输出驱动电路设置为MOSFET管Q8;
[0023] 所述负载电流采样电路设置为电阻R23;
[0024] 电阻R15的一端、负载正极与蓄电池正极连接,电阻R15的另一端、电阻R16的一端、电容C16的一端与Battsense端连接;
[0025] 电阻R17的一端与Loadctrl端连接,电阻R17的另一端、电阻R18的一端与三极管Q4的基极连接,三极管Q4的集电极、电阻R19的一端与三极管Q5的基极连接;
[0026] 三极管Q5的集电极、电阻R20的一端、三极管Q6的基极与三极管Q7的基极连接;
[0027] 电阻R19的另一端、电阻R20的另一端、三极管Q6的集电极与VDDl连接,三极管Q6的发射极、三极管Q7的发射极与电阻R21的一端连接,电阻R21的另一端、电阻R22的一端与MOSFET管Q8的栅极连接,MOSFET管Q8的漏极与负载负极连接,MOSFET管Q8的源极与电阻R23的一端连接;
[0028] 电阻R23的另一端、电阻R22的另一端、三极管Q7的集电极、三极管Q5的发射极、三极管Q4的发射极、电阻R18的另一端、电容C16的另一端、电阻R16的另一端接地。
[0029] 所述电源转换电路设置有二极管D1、二极管D2、二极管D3、电源转换芯片Ul、电源转换芯片U2、电源转换芯片U3、电容Cl、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、电阻Rl和电阻R2;
[0030] 电源转换电路的VDDl为310端,VDD2为320端,VDD3为330端;
[0031] 二极管Dl正极与保险丝的一端连接,二极管Dl负极、二极管D2负极、电容Cl正极与电源转换芯片Ul的Vin引脚连接,电源转换芯片Ul的Vout引脚、二级管D2正极、二极管D3负极、电阻Rl的一端、电容C3的正极、电源转换芯片U2的Vin引脚与VDDl连接,电源转换芯片Ul的adj引脚、电容C2的正极、二极管D3的正极、电阻Rl的另一端与电阻R2的一端连接,电源转换芯片U2的Vout引脚、电容C4的正极、电源转换芯片U3的Vin引脚与VDD2连接,电源转换芯片U3的Vout引脚、电容C5的正极、电容C6的一端与VDD3连接,电阻R2的另一端、电容Cl的负极、电容C2的负极、电容C3的负极、电容C4的负极、电容C5的负极及电容C6的另一端接地。
[0032] 所述三极管Q4的型号为MMBT4401,所述三极管Q5的型号为MMBT4401,所述三极管Q6的型号为MMBT4401,所述三极管Q7的型号为MMBT4403,所述MOSFET管Q8的型号为IRF3205 ;
[0033] 所述电源转换芯片Ul的型号为頂317,所述电源转换芯片U2的型号为78M08,电源转换芯片U3的型号为78M05,所述电容Cl为47 μ F、100V,所述电容C2为47 μ F、100V,所述电容C3为47 μ F、100V,所述电容C4为22 μ F、100V,所述电容C5为10 μ F、100V。
[0034] 设置有防雷保护电路,所述防雷保护电路的一端与太阳能电池的正极连接,所述防雷保护电路的另一端与太阳能电池的负极连接;
[0035] 所述防雷保护电路设置为瞬态电压抑制二极管,所述瞬态电压抑制二极管一端与太阳能电池的正极连接,所述瞬态电压抑制二极管的另一端与太阳能电池的负极连接;
[0036] 所述瞬态电压抑制二极管的型号为SMBJ440A。
[0037] 设置有防倒流电路,所述防倒流电路的一端与所述充电回路的520端连接,所述防倒流电路的另一端与蓄电池电压采样电路的一端、输出负载正极端连接。
[0038] 设置有温度传感器,所述温度传感器与所述PSoC中央处理器的480端连接。
[0039] 所述温度传感器贴装于所述蓄电池。
[0040] 所述温度传感器的型号为LM75。
[0041] 设置有控制按键阵列,所述控制按键阵列与所述PSoC中央处理器的490端连接。
[0042] 设置有声光显示报警电路,所述声光显示报警电路与所述PSoC中央处理器的491端连接。
[0043] 本发明的一种基于PSoC的MPPT型太阳能充电控制器,设置有太阳能电池、蓄电池、保险丝、电源转换电路、PWM驱动电路、PSoC中央处理器、充电回路、负载功率驱动电路、负载功率输出控制电路、太阳能电池电压采样电路、充电电流采样电路、蓄电池电压采样电路和负载电流采样电路;太阳能电池的正极、太阳能电池电压采样电路的一端与充电电流采样电路的810端连接,太阳能电池采样电路的另一端与PSoC中央处理器的420端连接,充电电流采样电路的830端与PSoC中央处理器的410端连接;充电电流采样电路的820端与充电回路的510端连接,充电回路的520端、蓄电池电压采样电路的一端、保险丝的一端与输出负载的正极端连接;蓄电池电压采样电路的另一端与PSoC中央处理器的430端连接;太阳能电池的负极、电源转换电路的350端、蓄电池的负极与负载电流采样电路的1310端连接;蓄电池的正极与保险丝的另一端连接,电源转换电路的310端与负载功率驱动电路的910端连接,电源转换电路的320端与PWM驱动电路的610端连接,电源转换电路的330端与PSoC中央处理器的450端连接;PSoC中央处理器的440端与PWM驱动电路的630端连接,PWM驱动电路的620端与充电回路的530端连接;负载电流采样电路的1330端与PSoC中央处理器的460端连接,负载电流采样电路的1320端与负载功率输出控制电路的1110端连接;PSoC中央处理器的470端与负载功率驱动电路的920端连接,负载功率驱动电路的930端与负载功率输出控制电路的1120端连接,负载功率输出控制电路的1130端与输出负载的负极连接;所述PS0C中央处理器的型号为CY8LED03D01 ;所述太阳能电池电压采样电路设置有电阻R3、R4和电容C7,电阻R3的一端与太阳能电池正极连接,电阻R3另一端、电阻R4的一端、电容C7的一端与PSoC中央处理器的420端连接,电阻R4的另一端、电容C7的另一端接地;所述充电电流采样电路设置有电感LI和电阻R5,电感LI的一端与太阳能电池的正极连接,电感LI的另一端与电阻R5的一端连接,电阻R5的另一端与充电回路的510端连接;所述蓄电池电压采样电路设置有电阻R15、电阻R16和电容C16 ;所述负载功率驱动电路设置有电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电阻R21、电阻R22、三极管Q4、三极管Q5、三极管Q6和三极管Q7;所述负载功率输出驱动电路设置为MOSFET管Q8;所述负载电流采样电路设置为电阻R23;电阻R15的一端、负载正极与蓄电池正极连接,电阻R15的另一端、电阻R16的一端、电容C16的一端与Battsense端连接;电阻R17的一端与Loadctrl端连接,电阻R17的另一端、电阻R18的一端与三极管Q4的基极连接,三极管Q4的集电极、电阻R19的一端与三极管Q5的基极连接;三极管Q5的集电极、电阻R20的一端、三极管Q6的基极与三极管Q7的基极连接;电阻R19的另一端、电阻R20的另一端、三极管Q6的集电极与VDDl连接,三极管Q6的发射极、三极管Q7的发射极与电阻R21的一端连接,电阻R21的另一端、电阻R22的一端与MOSFET管Q8的栅极连接,MOSFET管Q8的漏极与负载负极连接,MOSFET管Q8的源极与电阻R23的一端连接;电阻R23的另一端、电阻R22的另一端、三极管Q7的集电极、三极管Q5的发射极、三极管Q4的发射极、电阻R18的另一端、电容C16的另一端、电阻R16的另一端接地。本发明采用PWM充电模式,具有12V、24V电压等级自动识别功能,应用最大功率点跟踪(MPPT)技术,智能调节太阳能电池工作点电压,使太阳能电池工作在最大功率输出状态,智能控制太阳能电池向蓄电池充电,并对直流负载进行供电。本发明采用基于PSoC的技术方案,通过对PSoC芯片的内部资源进行配置,充分利用PSoC片上可编程的数字和模拟外设资源,减少了外围硬件电路的元器件数量和PCB板尺寸,提高了系统的集成度和保密性,克服了分立元件存在的一致性差、存在温漂大的缺点,有利于降低产品本身的硬件成本和开发成本。
附图说明
[0044] 利用附图对本发明作进一步的说明,但附图中的内容不构成对本发明的任何限制。
[0045] 图1是本发明一种基于PSoC的MPPT型太阳能充电控制器的结构示意图。
[0046] 图2是本发明一种基于PSoC的MPPT型太阳能充电控制器的电源转换电路图。
[0047] 图3是本发明一种基于PSoC的MPPT型太阳能充电控制器的防雷电路、太阳能电池电压采样电路和充电电流采样电路部分的电路图。
[0048] 图4是本发明一种基于PSoC的MPPT型太阳能充电控制器的负载功率驱动电路和负载功率输出控制电路和负载电流采样电路部分的电路图。
[0049] 在图1、图2、图3和图4中,包括:
[0050] 太阳能电池100、蓄电池200、电源转换电路300、PWM驱动电路600、
[0051] PSoC中央处理器400、充电回路500、负载功率驱动电路900、
[0052] 负载功率输出控制电路1100、太阳能电池电压采样电路700、
[0053] 充电电流采样电路800、蓄电池电压采样电路1200、
[0054] 负载电流采样电路1300、防倒流电路1700、控制按键阵列1400、
[0055] 声光显示报警电路1500、温度传感器1600。
具体实施方式
[0056] 结合以下实施例对本发明作进一步描述。
[0057] 一种基于PSoC的MPPT型太阳能充电控制器,如图1、图2、图3、图4所示,设置有太阳能电池100、蓄电池200、保险丝、电源转换电路300、PWM驱动电路600、PSoC中央处理器400、充电回路500、负载功率驱动电路900、负载功率输出控制电路1100、太阳能电池电压采样电路700、充电电流采样电路800、蓄电池电压采样电路1200和负载电流采样电路1300,还设置有防雷保护电路、防倒流电路1700、控制按键阵列1400、声光显示报警电路1500和温度传感器1600。
[0058] 太阳能电池100的正极、太阳能电池电压采样电路700的一端与充电电流采样电路800的810端连接,太阳能电池100采样电路的另一端与PSoC中央处理器400的420端连接,
[0059] 充电电流采样电路800的830端与PSoC中央处理器400的410端连接;
[0060] 充电电流采样电路800的820端与充电回路500的510端连接,充电回路500的520端、蓄电池电压采样电路1200的一端、保险丝的一端与输出负载的正极端连接;
[0061] 蓄电池电压采样电路1200的另一端与PSoC中央处理器400的430端连接;
[0062] 太阳能电池100的负极、电源转换电路300的350端、蓄电池200的负极与负载电流采样电路1300的1310端连接;
[0063] 蓄电池200的正极与保险丝的另一端连接,电源转换电路300的310端与负载功率驱动电路900的910端连接,电源转换电路300的320端与PWM驱动电路600的610端连接,电源转换电路300的330端与PSoC中央处理器400的450端连接;
[0064] PSoC中央处理器400的440端与PWM驱动电路600的630端连接,PWM驱动电路600的620端与充电回路500的530端连接;
[0065] 负载电流采样电路1300的1330端与PSoC中央处理器400的460端连接,负载电流采样电路1300的1320端与负载功率输出控制电路1100的1110端连接;
[0066] PSoC中央处理器400的470端与负载功率驱动电路900的920端连接,负载功率驱动电路900的930端与负载功率输出控制电路1100的1120端连接,负载功率输出控制电路1100的1130端与输出负载的负极连接;
[0067] 防雷保护电路的一端与太阳能电池100的正极连接,所述防雷保护电路的另一端与太阳能电池100的负极连接;
[0068] 所述防雷保护电路设置为瞬态电压抑制二极管,所述瞬态电压抑制二极管一端与太阳能电池100的正极连接,所述瞬态电压抑制二极管的另一端与太阳能电池100的负极连接;
[0069] 所述瞬态电压抑制二极管的型号为SMBJ440A。
[0070] 防倒流电路1700的一端与所述充电回路的520端连接,所述防倒流电路1700的另一端与蓄电池电压米样电路1200的一端、输出负载正极端连接。
[0071] 温度传感器1600与所述PSoC中央处理器400的480端连接,温度传感器1600贴装于所述蓄电池200,温度传感器1600的型号为LM75。
[0072] 控制按键阵列1400与所述PSoC中央处理器400的490端连接。
[0073] 声光显示报警电路1500与所述PSoC中央处理器400的491端连接。
[0074] 所述PSoC中央处理器400的型号为CY8LED03D01 ;
[0075] 所述太阳能电池电压采样电路700设置有电阻R3、R4和电容C7,电阻R3的一端与太阳能电池100正极连接,电阻R3另一端、电阻R4的一端、电容C7的一端与PSoC中央处理器400的420端连接,电阻R4的另一端、电容C7的另一端接地;
[0076] 所述充电电流采样电路800设置有电感LI和电阻R5,电感LI的一端与太阳能电池100的正极连接,电感LI的另一端与电阻R5的一端连接,电阻R5的另一端与充电回路500的510端连接;
[0077] 所述蓄电池电压采样电路1200设置有电阻R15、电阻R16和电容C16 ;
[0078] 所述负载功率驱动电路900设置有电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电阻R21、电阻R22、三极管Q4、三极管Q5、三极管Q6和三极管Q7;
[0079] 所述负载功率输出驱动电路1100设置为MOSFET管Q8;
[0080] 所述负载电流采样电路1300设置为电阻R23;
[0081] 电阻R15的一端、负载正极与蓄电池200正极连接,电阻R15的另一端、电阻R16的一端、电容C16的一端与Battsense端连接;
[0082] 电阻R17的一端与Loadctrl端连接,电阻R17的另一端、电阻R18的一端、三极管Q4的基极连接,三极管Q4的集电极、电阻R19的一端与三极管Q5的基极连接;
[0083] 三极管Q5的集电极、电阻R20的一端、三极管Q6的基极与三极管Q7的基极连接;
[0084] 电阻R19的另一端、电阻R20的另一端、三极管Q6的集电极与VDDl连接,三极管Q6的发射极、三极管Q7的发射极与电阻R21的一端连接,电阻R21的另一端、电阻R21的一端与MOSFET管Q8的栅极连接,MOSFET管Q8的漏极与负载负极连接,MOSFET管Q8的源极与电阻R23的一端连接;
[0085] 电阻R23的另一端、电阻R22的另一端、三极管Q7的集电极、三极管Q5的发射极、三极管Q4的发射极、电阻R18的另一端、电容C16的另一端、电阻R16的另一端接地。
[0086] 所述电源转换电路300设置有二极管Dl、二极管D2、二极管D3、电源转换芯片Ul、电源转换芯片U2、电源转换芯片U3、电容Cl、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、电阻Rl和电阻R2;
[0087] 电源转换电路300的VDDl为310端,VDD2为320端,VDD3为330端;
[0088] 二极管Dl正极与保险丝的一端连接,二极管Dl负极、二极管D2负极、电容Cl正极与电源转换芯片Ul的Vin引脚连接,电源转换芯片Ul的Vout引脚、二级管D2正极、二极管D3负极、电阻Rl的一端、电容C3的正极、电源转换芯片U2的Vin引脚与VDDl连接,电源转换芯片Ul的adj引脚、电容C2的正极、二极管D3的正极、电阻Rl的另一端与电阻R2的一端连接,电源转换芯片U2的Vout引脚、电容C4的正极、电源转换芯片U3的Vin引脚与VDD2连接,电源转换芯片U3的Vout引脚、电容C5的正极、电容C6的一端与VDD3连接,电阻R2的另一端、电容Cl的负极、电容C2的负极、电容C3的负极、电容C4的负极、电容C5的负极及电容C6的另一端接地。
[0089] 所述三极管Q4的型号为MMBT4401,所述三极管Q5的型号为MMBT4401,所述三极管Q6的型号为MMBT4401,所述三极管Q7的型号为MMBT4403,所述MOSFET管Q8的型号为IRF3205 ;
[0090] 所述电源转换芯片Ul的型号为頂317,所述电源转换芯片U2的型号为78M08,电源转换芯片U3的型号为78M05。所述电容Cl为47 μ F、100V,所述电容C2为47yF、100V,所述电容C3为47 μ F、100V,所述电容C4为22 μ F、100V,所述电容C5为10 μ F、100V。本发明针对现有的太阳能充电控制器存在的不足,采用基于PSoC的技术方案,充分利用PSoC中央处理器400芯片上可编程的数字和模拟外设资源,开发出一种高效率、低成本、高集成度、保密性强、外设电路精简、电池管理更精确、系统更智能的新型太阳能充电控制器。
[0091 ] 本发明具有12V、24V电压等级自动识别功能,适用于+12V蓄电池200系统或+24V蓄电池200系统,根据电压等级自动调整充放电过程的参数。
[0092] 本发明以PSoC中央处理器400单元作为系统控制的核心,采用最大功率点跟踪智能控制算法,通过调节充电回路500的PWM脉冲信号,通过PWM驱动电路600控制充电回路500的开通与关断,智能调节太阳能电池100的工作点电压,使太阳能电池100的输出功率最大。
[0093] PSoC中央处理器400能根据蓄电池200荷电状态(SOC),采用分阶段充电控控制策略,包括涓充、均衡充电、直充和浮充,实现对蓄电池200充电的科学管理;同时,PSoC中央处理器400智能管理着对直流负载供电过程,可以实现对直流负载供电的自动控制和手动控制,具有欠压、过放保护功能和自动重连接功能。当蓄电池200电压在正常状态时,用户可以通过控制按键阵列1400手动控制向直流负载供电。当蓄电池200欠压时,PSoC中央处理器400发出报警指令,声光显示报警电路1500动作,提示用户及时充电;当蓄电池200出现过放时,PSoC中央处理器400发出报警指令,声光显示报警电路1500动作,同时,PSoC中央处理器400通过负载功率驱动电路900,及时切断负载通路,防止蓄电池200损坏。
[0094] 本发明采用共地结构电路拓扑,太阳能电池100的负极、蓄电池200的负极连在一起。电源转换电路300产生电压VDD1、VDD2和VDD3,其中VDDl给负载功率驱动电路900供电,VDD2给PWM驱动电路600供电,VDD3给PSoC中央处理器400和其他外围逻辑电路供电。
[0095] PSoC中央处理器400采样太阳能电池100电压信号,当太阳能电池100电压出现过压时,PSoC中央处理器400将关闭PWM充电进程,实现充电控制器的输入过压保护。负载自动重连接功能由PSoC中央处理器400和负载功率回路来实现。
[0096] 负载过流、短路保护电路由集成在PSoC内部的可编程模拟和数字混合信号阵列来实现。如果负载电流超过了控制器1.25倍的额定电流60秒时,或负载电流超过了控制器1.5倍的额定电流30秒时,故障指示灯闪烁报警,控制器将切断输出回路。如果负载出现短路故障,控制器将立即切断输出回路,蜂鸣器急速报警,提示用户发生了短路故障。
[0097] 本发明与现有的技术和产品相比,具有明显的优点和有益效果:
[0098] 1、本发明采用基于PSoC的技术方案,充分利用PSoC芯片上可编程的数字和模拟外设资源,减少了外围元器件数量和PCB板尺寸,提高了系统的集成度和保密性,克服了分立元件存在的一致性差、存在温漂大的缺点,有效地降低了成本。
[0099] 2、本发明的充电控制器采用共地结构电路拓扑,克服了共正极结构电路拓扑中太阳能电池100电压采样困难的缺点。
[0100] 3、PSoC中央处理器400采用自适应智能控制算法,实现“MPPT+S0C”双重智能优化充电控制。
[0101] 4、PSoC中央处理器400单元根据蓄电池200荷电状态(S0C),采用分阶段充电控控制策略,包括涓充、均衡充电、直充和浮充,实现对蓄电池200充电的科学管理。
[0102] 5、负载过流保护单元由集成在PSoC内部的模拟和数字混合信号阵列来实现,降低了外围电路的复杂性,提高了信号处理电路的集成度和可靠性。
[0103] 6、保护功能完善。具有TVS防雷保护功能,具有过充保护、过放保护、负载过载保护、输入电压过压保护、电子短路保护、独特的防反接保护保护等保护机制,提高了系统运行的可靠性、安全性。
[0104] 最后应当说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制,尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种基于PSoC的MPPT型太阳能充电控制器,其特征在于:设置有太阳能电池、蓄电池、保险丝、电源转换电路、PWM驱动电路、PSoC中央处理器、充电回路、负载功率驱动电路、负载功率输出控制电路、太阳能电池电压采样电路、充电电流采样电路、蓄电池电压采样电路和负载电流采样电路; 太阳能电池的正极、太阳能电池电压采样电路的一端与充电电流采样电路的810输入端连接,太阳能电池电压采样电路的另一端与PSoC中央处理器的420输入端连接, 充电电流采样电路的830输出端与PSoC中央处理器的410输入端连接; 充电电流采样电路的820输入端与充电回路的510连接端连接,充电回路的520连接端、蓄电池电压采样电路的一端、保险丝的一端与输出负载的正极端连接; 蓄电池电压采样电路的另一端与PSoC中央处理器的430输入端连接; 太阳能电池的负极、电源转换电路的350负极端、蓄电池的负极与负载电流采样电路的1310输入端连接; 蓄电池的正极与保险丝的另一端连接,电源转换电路的310供电端与负载功率驱动电路的910电源端连接,电源转换电路的320供电端与PWM驱动电路的610电源端连接,电源转换电路的330供电端与PSoC中央处理器的450电源端连接; PSoC中央处理器的440输出端与PWM驱动电路的630输入端连接,PWM驱动电路的620输出端与充电回路的530输入端连接; 负载电流采样电路的1330输出端与PSoC中央处理器的460输入端连接,负载电流采样电路的1320输入端与负载功率输出控制电路的1110连接端连接; PSoC中央处理器的470输出端与负载功率驱动电路的920输入端连接,负载功率驱动电路的930输出端与负载功率输出控制电路的1120输入端连接,负载功率输出控制电路的1130连接端与输出负载的负极连接; 所述PSoC中央处理器的型号为CY8LED03D01 ; 所述太阳能电池电压采样电路设置有电阻R3、R4和电容C7,电阻R3的一端与太阳能电池正极连接,电阻R3另一端、电阻R4的一端、电容C7的一端与PSoC中央处理器的420输入端连接,电阻R4的另一端、电容C7的另一端接地; 所述充电电流采样电路设置有电感LI和电阻R5,电感LI的一端与太阳能电池的正极连接,电感LI的另一端与电阻R5的一端连接,电阻R5的另一端与充电回路的510连接端连接; 所述蓄电池电压采样电路设置有电阻R15、电阻R16和电容C16 ; 所述负载功率驱动电路设置有电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电阻R21、电阻R22、三极管Q4、三极管Q5、三极管Q6和三极管Q7; 所述负载功率输出驱动电路设置为MOSFET管Q8; 所述负载电流采样电路设置为电阻R23; 电阻R15的一端、负载正极与蓄电池正极连接,电阻R15的另一端、电阻R16的一端、电容C16的一端作为负载电流米样电路的所述1330输出端; 电阻R17的一端作为负载功率驱动电路的所述920输入端,电阻R17的另一端、电阻R18的一端与三极管Q4的基极连接,三极管Q4的集电极、电阻R19的一端与三极管Q5的基极连接; 三极管Q5的集电极、电阻R20的一端、三极管Q6的基极与三极管Q7的基极连接; 电阻R19的另一端、电阻R20的另一端、三极管Q6的集电极与VDDl连接,三极管Q6的发射极、三极管Q7的发射极与电阻R21的一端连接,电阻R21的另一端、电阻R22的一端与MOSFET管Q8的栅极连接,MOSFET管Q8的漏极与负载负极连接,MOSFET管Q8的源极与电阻R23的一端连接; 电阻R23的另一端、电阻R22的另一端、三极管Q7的集电极、三极管Q5的发射极、三极管Q4的发射极、电阻R18的另一端、电容C16的另一端、电阻R16的另一端接地。
2.根据权利要求1所述的基于PSoC的MPPT型太阳能充电控制器,其特征在于:所述电源转换电路设置有二极管Dl、二极管D2、二极管D3、电源转换芯片Ul、电源转换芯片U2、电源转换芯片U3、电容Cl、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、电阻Rl和电阻R2; 电源转换电路的VDDl为310供电端,VDD2为320供电端,VDD3为330供电端; 二极管Dl正极与保险丝的一端连接,二极管Dl负极、二极管D2负极、电容Cl正极与电源转换芯片Ul的Vin引脚连接,电源转换芯片Ul的Vout引脚、二级管D2正极、二极管D3负极、电阻Rl的一端、电容C3的正极、电源转换芯片U2的Vin引脚与VDDl连接,电源转换芯片Ul的adj引脚、电容C2的正极、二极管D3的正极、电阻Rl的另一端与电阻R2的一端连接,电源转换芯片U2的Vout引脚、电容C4的正极、电源转换芯片U3的Vin引脚与VDD2连接,电源转换芯片U3的Vout引脚、电容C5的正极、电容C6的一端与VDD3连接,电阻R2的另一端、电容Cl的负极、电容C2的负极、电容C3的负极、电容C4的负极、电容C5的负极及电容C6的另一端接地。
3.根据权利要求2所述的基于PSoC的MPPT型太阳能充电控制器,其特征在于: 所述三极管Q4的型号为MMBT4401,所述三极管Q5的型号为MMBT4401,所述三极管Q6的型号为MMBT4401,所述三极管Q7的型号为MMBT4403,所述MOSFET管Q8的型号为IRF3205 ; 所述电源转换芯片Ul的型号为頂317,所述电源转换芯片U2的型号为78M08,电源转换芯片U3的型号为78M05,所述电容Cl为47 μ F、100V,所述电容C2为47 μ F、100V,所述电容C3为47“?、10(^,所述电容〇4为22“?、10(^,所述电容〇5为10 μ F、10V。
4.根据权利要求1至3任意一项所述的基于PSoC的MPPT型太阳能充电控制器,其特征在于:设置有防雷保护电路,所述防雷保护电路的一端与太阳能电池的正极连接,所述防雷保护电路的另一端与太阳能电池的负极连接; 所述防雷保护电路设置为瞬态电压抑制二极管,所述瞬态电压抑制二极管一端与太阳能电池的正极连接,所述瞬态电压抑制二极管的另一端与太阳能电池的负极连接; 所述瞬态电压抑制二极管的型号为SMBJ440A。
5.根据权利要求1至3任意一项所述的基于PSoC的MPPT型太阳能充电控制器,其特征在于:设置有防倒流电路,所述防倒流电路的一端与所述充电回路的520连接端连接,所述防倒流电路的另一端与蓄电池电压采样电路的一端、输出负载正极端连接。
6.根据权利要求1至3任意一项所述的基于PSoC的MPPT型太阳能充电控制器,其特征在于:设置有温度传感器,所述温度传感器与所述PS0C中央处理器的480输入端连接。
7.根据权利要求6所述的基于PSoC的MPPT型太阳能充电控制器,其特征在于:所述温度传感器贴装于所述蓄电池。
8.根据权利要求7所述的基于PSoC的MPPT型太阳能充电控制器,其特征在于:所述温度传感器的型号为LM75。
9.根据权利要求1至3任意一项所述的基于PSoC的MPPT型太阳能充电控制器,其特征在于:设置有控制按键阵列,所述控制按键阵列与所述PS0C中央处理器的490输入端连接。
10.根据权利要求1至3任意一项所述的基于PSoC的MPPT型太阳能充电控制器,其特征在于:设置有声光显示报警电路,所述声光显示报警电路与所述PS0C中央处理器的491输出端连接。
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