太陽能LED路燈的研制
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2 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計
2．1 控制器
采用美國Silicon Labs公司推出的Si1000芯片作為控制器，集成了超低功耗MCU及高穿透力的RF芯片。Si1000系列無線微控制器內(nèi)部集成了25 MHz的8051內(nèi)核，EZRadioPRO系列略低于1 GHz的RF收發(fā)器件，最大64 kB的Flash以及最高12 bit分辨率的ADC，所有這些均集成在一個5 mmx7 mm的緊湊的封裝中。Si1000系列無線微控制器為用戶提供領(lǐng)先的RF性能，包括最高的發(fā)射功率，最高的接收靈敏度和最高20dBm的發(fā)射功率和-121 dBm的靈敏度，使系統(tǒng)擁有了高達(dá)141 dB的鏈路預(yù)算。文中無線遙控RF頻率為433MHz。單片機的P1．6與P1．7分別與LT3652的CHRG和FAULT引腳相連，用于檢測蓄電池的充電狀態(tài)。P1．5與LT3756的PWM引腳相連，可以產(chǎn)生不同占空比的PWM信號，驅(qū)動LED照明及調(diào)光。P2．0與P2．1分別與光照強度及聲音檢測模塊輸出端連接，實現(xiàn)對LED燈的自動控制。
2．2 充電電路
采用LT3652充電芯片，其輸入電壓調(diào)節(jié)環(huán)路電路提供幾乎與最大峰值功率跟蹤(MPPT)充電方法同樣的充電效率，如圖2所示。太陽能板輸出電壓隨太陽光的強度變化，LT3652可接受4．95～32 V的寬輸入范圍，可以滿足太陽能板的輸出范圍。在輸入電源調(diào)節(jié)欠佳時，輸入電壓調(diào)節(jié)環(huán)路還允許優(yōu)化充電。該器件可為各種配置的電池組充電。LT3652的充電電流可編程高達(dá)2 A。可以通過對R1的選取來設(shè)置充電電流，文中R1取值0．1Ω，對應(yīng)充電電流為1 A。這個獨立的電池充電器不需要外部微控制器，具有用戶可選的終止，包括C(蓄電池額定容量)／10或內(nèi)置定時器。本文采用定時器中止方法，通過對電容C1的取值的完成對中止時間的設(shè)置。例如選擇1個0．68μF的電容可以設(shè)置為3小時定時中止。該器件的1 MHz固定開關(guān)頻率可實現(xiàn)小的解決方案尺寸。浮置電壓反饋準(zhǔn)確度規(guī)定為0．5％，充電電流準(zhǔn)確度為5％，C／10檢測準(zhǔn)確度為±2．5％。一旦充電終止，LT3652就自動進(jìn)入低電流備用模式，這種模式將輸入電源電流降至85μA。在停機模式，輸入偏置電流降至15μA。就自主充電控制而言，如果電池電壓降至比設(shè)定的浮置電壓低2．5％，那么自動再充電功能就啟動一個新的電周期。本文對12 V 50 AH的密封鉛酸進(jìn)行3階段充電。第1階段以1 A恒流快速充電到蓄電池電壓達(dá)到14．4 V；第2階段以14．4V恒壓充電，當(dāng)電流下降到0．1 A時進(jìn)入第3階段，13．5V浮充階段；當(dāng)蓄電池電壓低于13．2V時，自動進(jìn)入新一輪充電。電路中的R9為一個熱敏電阻，當(dāng)檢測到蓄電池溫度超出0～45℃范圍時，芯片將停止充電，可有效保護(hù)蓄電池并延長其使用壽命。本文引用地址：http://cafeforensic.com/article/167943.htm
2．3 LED驅(qū)動電路
LED驅(qū)動電路采用具有高端電流檢測DC／DC轉(zhuǎn)換器LT3756，該器件為驅(qū)動大電流LED而設(shè)計，如圖3所示。其6～100 V的寬輸入電壓范圍使該器件非常適合于種類繁多的應(yīng)用，包括汽車、工業(yè)和建筑照明。文中R1、R2、Vin和SHDN組成的分壓電路可以將輸入電壓范圍限制在8～80 V，可以滿足12 V蓄電池作為電源。LT3756使用一個外部N溝道MOSFET，可以用標(biāo)稱值為12 V的輸入驅(qū)動多達(dá)20個1 A的白光LED。文中驅(qū)動12x1 W串聯(lián)的大功率白光LED，測得LED兩端電壓34～38 V之間，所以要求C2的耐壓值要高于38V，這里選用耐壓值為50V 10μF的電容。它含有高端電流檢測，從而使它能夠用于升壓、降壓、降壓-升壓、SEPIC(單端初級繞組電感變換器)中。文中采用SEPIC模式，這種電路最大的好處是輸入輸出同極性，尤其適合于電池供電的場合，另外通過主回路上的電容C1實現(xiàn)輸入輸出的隔離，具備完全關(guān)斷功能，當(dāng)開關(guān)管關(guān)閉時，輸出電壓為0 V。LT3756在升壓模式時可以提供超過90％的效率，從而無需任何外部散熱措施。頻率調(diào)節(jié)引腳允許用戶在100 kHz～1 MHz范圍內(nèi)對頻率編程，本文對R2取值28．7 kΩ將頻率設(shè)置為400 kHz，在優(yōu)化效率的同時也最大限度地減小了外部組件的尺寸和成本。結(jié)合3mmx3mm QFN或耐熱增強型MSOP-16封裝，LT3756提供了一個非常緊湊的驅(qū)動器解決方案。
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