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一粒金砂(中级)

太阳能LED照明系统优化后各电路中MOS管的VBA1302 [复制链接]

 

 

太阳能LED照明系统的应用意义

 

      在世界各国,对绿色环保能源的需求趋势都与日俱增,越来越多行业开始重视环保元素在其行业内的发展潜力。太阳能作为一种现知的用途最为广泛的可再生能源,它在绿色产业中占有重要地位。太阳能与LED的结合,使太阳能LED照明系统具有了绿色环保和高效率的双重优点,促进这类系统的普及,对缓解能源短缺有重大意义,也符合绿色生态友好的行业发展趋势。

 

太阳能LED照明系统的优化

 

 

【太阳能LED照明系统基本结构】

 

      虽然太阳能LED照明系统具有生态友好和高效的特点,但它的电池组在所占成本高,且由于组内电池特性不同,电池组需要根据控制不断地接受、释放能量,整体使用寿命与单个电池相比是下降的。这一缺点虽然在后来也有许多学者提出了解决方案,但都存在成本过高、结构复杂等问题,难以直接移植入小功率太阳能LED照明系统中应用。

 

      2019年,湖北工业大学的Wei Mei分析了目前的太阳能LED照明系统电池管理策略的优缺点,在此基础上对太阳能LED照明系统进行优化改良,通过将载波层叠思想应用于级联拓扑结构,提出了一种基于载波层叠的电池管理策略,用以平衡电池组中各电池的工作电压。在成本、体积及开关耗损的基础上,设计了一种太阳能LED照明系统硬件电路,使电池组内各电池迅速达到均衡状态,让该照明系统稳定工作、延长寿命,并且降低了生产成本,除了应用于家庭照明及移动式照明外,提高功率就可应用于路灯、发电站等,应用范围广。

 

太阳能LED照明系统硬件电路主要技术参数

 

功率:30W

最大输出电压:21V

最大输出电流:1.42A

控制器主控芯片:STM32C8T6

储能单元:锂电池+MOS*2,多组储能单元组成电池充放管理电路

l LED负载驱动:RT9624芯片

数据参数传输:CC2530模块

 

 

【家用太阳能IED控制器系统框图】

 

DC/DC电路设计

 

       该系统主电路采用Buck-Boost双向电路,可以实现在一个变换器中完成太阳能板和电池间的能量转移互换。

 

 

Buck-Boost双向电路】

 

      Buck-Boost双向电路主要参数:

      l 图中两个MOS管为NMOS管,可用微碧VBsemi产品型号为VBA1302NMOS

      l 电感:240μH

 

 

 

电池管理电路的设计

 

      用级联桥臂拓扑机构设计了电池充放电管理电路,电路采用5节锂电池作为储能介质,工作时为保证电压等级,需要将其中4节电池级联组成直流电源。

 

 

【电池充放管理电路中上两极级联桥臂电路】

 

 

【电池充放管理电路中下三极级联桥臂电路】

 

 

      电池充放管理电路主要构成:

       l 4节锂电池直流电源电压:10V~16.8V

       l 差分检测电路:LM358D双运算放大器

       l 用多个三极管驱动MOS管开关

      

       MOSFET场效应管的选择:

       l 上两极级联桥臂采用PMOSAOD4185

       l 下三级级联桥臂采用NMOSAOD4184

 

 

辅助电路设计

 

【太阳能板与LED防反接及充放电开关电路】

 

       此电路除了防反接之外,还能对太阳能板——锂电池充电和锂电池——LED放电进行控制。

 

       MOSFET场效应管的选择:

      l 电路采用AO4805 PMOS管,可以降低成本

      l 也可选用微碧VBsemi型号为VBA1302MOS

 

 

 

微碧半导体MOS管封装及应用

 

        微碧半导体企业主要产品的封装有:SOP-8 TO-220F)、TO-263TO-247TO-252TO-251SOT-23SOT-223SOT-89QFN等系列封装产线。

 

微碧部分MOS管产品封装

 

      广泛应用于3C数码、安防设备、测量仪器、广电教育、家用电器、军工/航天、可穿戴设备、汽车电子、网络通信、物联网IoT、新能源、医疗电子、照明电子、智能家居、电脑主板显卡、MID\UMPC GPS、蓝牙耳机、PDVD、车载DVD、汽车音箱、液晶显示器、移动电源、手机电池(锂电池保护板)、LED电源等产品。微碧半导体有限公司以饱满的激情,拼搏务实的干劲,不断创新进取,致力于为客户群体打造出一座高效、便捷、直通、优质的服务桥梁。

 

参考文献

[1]梅威太阳能LED照明系统电池管理策略的优化研究[D].湖北工业大学,2019.

 

[2]周英华,蒋庆斌.一种实用型电池均衡技术研究[J].电子器件,2018,41(01):145-151.

 

[3]钟福回.现阶段太阳能LED灯发展现状及其未来发展趋势[J].南方农机,2017,48(15):118-119.

 

[4]张志宏,张露,张晓春.基于MPPT独立式目标模块的太阳能LED照明控制系统研究[J].山西能源学院学报,2017,30(01):220-222.

 

[5]程盼太阳能LED智能照明系统研究[D].陕西科技大学,2015.

 


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