網友分享:降壓型MPPT太陽能控製器V01.2設計
發布時間:2015-08-21 責任編輯:sherry
【導讀】由於還是喜歡開發設計帶來的快樂,考慮精力有限,年初停止生產銷售,專心潛修,經過近半年的努力改良出新一代V01.2版本控製器。有興趣的童鞋可以來看看。
先談談V01.1的不足和V01.2重點改進的地方:
1、由於是高端驅動NMOS,V01.1啟動需要輸入和輸出有必要壓差(>18V),故而存在無法在低壓差環境中工作的缺點。因此V01.2供電改為反激電源,為高端NOMS提供一路隔離的12V供電進行驅動。
2、太陽能控製器必須有輸入防反功能,防止夜間電池電壓反向加到太陽能板上造成損傷。在V01.1中使用1個肖特基二極管進行防反,問題主要是肖特基大電流下發熱不小,比如10A電流也有0.7V左右壓降,7W功率損失,即帶來熱量又損失效率。因此在V01.2中使用反激電源再提供一路隔離12V供電使用NOMS進行防反接控製。
3、V01.1的主電路是BUCK,續流部分使用肖特基二極管。由於二極管一般也有0.7~1V的壓降,故在低電壓(比如12V)使用環境下,這個壓降會帶來比較明顯的DC變換效率降低。因此在V01.2中,采用同步整流方式,使用NOMS代替肖特基二極管,降低導通壓降,提高DC轉換效率。
4、V01.1使用的AVR單片機8bit性能不強,主頻16MHz不夠高,故PWM分辨率不精細,中斷嵌套不支持,外部中斷僅2個,故響應實時性差保護不是非常及時,單片機16K容量不大,無法使用高檔TFT進行顯示。因此V01.2全麵升級到stm32F103平台32bit,72MHz主頻,常用容量為64~256K,由於是ARM平台中斷數量和管理比AVR好的幾乎一塌糊塗。(當然還是非常感謝AVR這款8位單片機)
5、LCD1602液晶顯示功能比較簡單,顯示內容量少,不支持中文,不支持圖形,還是上TFT,根據性價比選擇了一款2.2寸的TFT液晶,分辨率320*240,SPI接口,9341驅動。
6、V01.2無線接口使用NRF24L01,便於後期升級高級功能。
7、V01.2改用霍爾ACS712元件測量電流,取代原V01.1中(zhong)的(de)貼(tie)片(pian)電(dian)阻(zu)取(qu)樣(yang)。好(hao)處(chu)是(shi)輸(shu)入(ru)和(he)輸(shu)出(chu)地(di)公(gong)用(yong)沒(mei)有(you)壓(ya)差(cha),幹(gan)擾(rao)小(xiao)了(le),大(da)電(dian)流(liu)下(xia)取(qu)樣(yang)電(dian)阻(zu)發(fa)熱(re)沒(mei)了(le),最(zui)重(zhong)要(yao)的(de)還(hai)是(shi)電(dian)流(liu)采(cai)樣(yang)精(jing)度(du)提(ti)高(gao)一(yi)個(ge)台(tai)階(jie)。
8、5V供電不再使用7805線性降壓芯片(12V降壓到5V,0.2A輸出會有1.4W損失),改用LM2596減少發熱和待機損耗。
整(zheng)體(ti)升(sheng)級(ji)中(zhong),精(jing)力(li)投(tou)入(ru)最(zui)多(duo)的(de)就(jiu)是(shi)單(dan)片(pian)機(ji)平(ping)台(tai),這(zhe)裏(li)花(hua)費(fei)了(le)半(ban)年(nian)時(shi)間(jian)入(ru)門(men)到(dao)熟(shu)悉(xi),還(hai)談(tan)不(bu)上(shang)精(jing)通(tong),嗬(he)嗬(he)。感(gan)謝(xie)萬(wan)能(neng)的(de)淘(tao)寶(bao)和(he)優(you)酷(ku)提(ti)供(gong)的(de)硬(ying)件(jian)和(he)視(shi)頻(pin)資(zi)源(yuan),特(te)別(bie)感(gan)謝(xie)下(xia)劉(liu)凱(kai)老(lao)師(shi)和(he)野(ye)火(huo)老(lao)師(shi)的(de)stm32教學視頻。
V01.2基本參數介紹:輸入最高直流電壓170V,電流20A,輸出3~60V可調,電流20A。平均效率比老版本提高1~2%。由於是開發用原理樣機,所以把常用功能模塊變成分離式,主要是三部分:主功率電路、核心控製板、反激電源模塊。

接下來看看功率板上的用料情況IRFP4668和SPTS80170,原理樣機板子上還是有錯誤,所有進行了小飛線改動。



整合到一起看看測試情況,其中有2片是在河南和海南發燒友手中測試的截圖。


開始討論技術難點,大家感興趣的地方可以留言。
一、主電路原理圖簡單介紹。

主電路采用同步整流降壓DC模式,簡單說就是在Buck電路的續流二極管旁並聯一個NMOS,由單片機控製整個NMOS的導通和關掉模擬二極管的工作,利用NMOS的低壓降來減少續流二極管的損耗。
IR2110全橋驅動芯片,高端驅動主電路開關MOS,低端驅動同步時續流用MOS。
LM358雙路運放,一路做硬件過壓保護,另一路做硬件是否允許同步工作判斷。
ACS712電流霍爾,5V供電,2.5V基準電壓代表0電流。電流按照反方向設計,即電流增大輸出電壓減小。
LM2596降壓芯片(BUCK型電路),將12V供電降低到5V。
PCL817光耦隔離驅動防反NMOS。
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