充電控制器-一種太陽能充電控制器的設計

充電控制器-一種太陽能充電控制器的設計
　　目前，光伏發電裝置在邊遠地充電控制器區的通訊、交通、電力及農牧區得到了廣泛應用，但往往因爲充放電不合理，造成控制器故障較多、蓄電池使用壽命短、維修麻煩，影響其正常使用，所以有必要設計一款結構簡單、性能優良的太陽能充電控制器。
　　1 光伏發電充電控制系統
　　光伏發電充電控制系統主要由太陽能電池板、蓄電池和控制器組成，其系統框圖如圖1所示。爲了提高控制器的可靠性、延長蓄電池的使用壽命以及提高允電速度，本設計特別采用了UC3906芯片進行充電控制。並且在設計中加入了Buck-Boost變換器，調節太陽能電池的輸出，提高了整個系統的效率。

　　2 UC3906的結構及工作原理
　　UC3906是美周TI公司專門針對鉛酸電池充電設計的。內部的邏輯電路提供三種充電狀態，並對溫度進行了精確的跟蹤補償，可以發揮電池的最大容量，延長電池的使用壽命。
　　圖2爲UC3906的內部結構圖，其內部爲混合電路，既有模擬電路，又有數字電路。模擬電路包括限流單元、電流檢測單元、帶溫度補償的參考電壓單元，低電壓檢測單元等。數字電路主要包括兩個RS觸發器。該芯片內含獨立的電壓控制回路和限流放大器，它可控制芯片內的驅動器。驅動器提供的輸出電流達25 mA，可直接驅動外部串聯的調整管，從而調整充電器的輸出電壓和電流，電只三和電流檢測比較器檢測蓄電池的充電狀態，並控制狀態邏輯電路的輸入信號。

　　UC3906一個非常重要的特性就是其內部的精確基准電壓隨環境溫度的變化規律與鉛酸電池電壓的溫度特性完全一致。同時，該芯片只需1。7 mA的輸入電流就可以工作，因而可減小芯片的功耗，實現對工作環境溫度的准確檢測，保證電池既充足電又不會嚴重過充電。除此之外，UC3906芯片還包括一個輸入欠壓檢測電路以對充電周期進行初始化，並可驅動一個邏輯輸出。
　　3 電路設計
　　3。1 Buck-Boost變換電路的設計
　　Buck—Boost變換電路如圖3所示。爲使晶體管工作在開關狀態，在其基極與發射極之間施加周期一定、高電平存在時間可調的驅動脈沖信號。在一個周期中晶體管導通時間T冊與周期Ts之比稱爲占空比，用D表示。

　　以連續導電模式爲例分析其工作原理：在晶體管導通，二極管截止期間，電源電壓向電感輸入能量，靠濾波電容維持輸jJj電壓基本不變；
　　在晶體M=Uo／uin=D／（1一D） （1）
　　由此看出Buck-Boost變換器的穩態電壓變比既可小于1（D<0。5時），也可以大于1（D>O。5時），所以Buck-Boost變換器也稱爲升降壓變換器。其優點是電路簡單，電壓變比可由零到無窮大變化，也就是說既可升壓又可降壓。因此，當太陽能輸出電壓發生變化時，只要適當調節Buck-Boost的占空比就可保證蓄電池輸入電壓的穩定。
　　3。2 UC3906的外圍充電電路的設計
　　根據前面介紹的UC3906的工作原理，以12 V25 AH鉛酸蓄電池爲例，設計出的UC3906的外圍電路如圖4。其中，輸入電壓Ui。=18 V，過充電壓Uoc=15 V，浮充電壓UF=14。5 V，過充轉換電壓U12=14。25 V，浮充轉換電壓U13=11。7 V，最大充電電流Imax=2。5 A，過充終止電流Ioc=0。25 A。

　　由于充電器始終接在蓄電池上，爲防止蓄電池電流倒流入充電器，在串聯調整管與輸出端之間串入一只二極管。同時，爲了避免輸入電源中斷後，蓄電池通過分壓電阻R，、R2、R3放電，使R3通過電源指示晶體管（腳7）接地。
　　18 V輸入電壓加入後，Q1導通，開始恒流充電，充電電流爲2。5 A，電池電壓逐漸升高。當電池電壓達到過充電壓Uoc的95％（即14。25 V）時，電池轉入過充電狀態，充電電壓維持在過充電電壓，充電電流開始下降。當充電電流降到過充電終止電流（Ioct）時，UC3906的腳10輸出高電平，比較器LM339輸出低電平，蓄電池自動轉入浮充狀態。同時充足電指示發光管發光，指示蓄電池已充滿。
　　4 結語
　　本設計最大的特點就是在傳統的控制器的基礎上加入了Buck—Boost變換器，並且使用了專門的充電控制芯片UC3906。整個充電器體積小，結構簡單，具有良好的充電管理和維護功能，有利于延長蓄電池的使用壽命和提高充電效率，具有非常高的使用價值和推廣價值。
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