幾乎每一個基于太陽能的系統(tǒng)都有一個與之相關(guān)的電池，它必須從太陽能中充電，然后從電池中獲得的能量將用于驅(qū)動負(fù)載。為鋰電池充電有多種選擇，我們之前也構(gòu)建了一個簡單的鋰電池充電電路。但要用太陽能電池板給電池充電，最受歡迎的選擇是MPPT或最大功率點跟蹤器拓?fù)?，因為它比PWM控制的充電器等其他方法提供了更好的精度。

MPPT是太陽能充電器中常用的一種算法。充電控制器測量面板的輸出電壓和電池電壓，然后通過獲得這兩個數(shù)據(jù)，將它們進(jìn)行比較，以確定面板可以提供給電池充電的最佳功率。在任何情況下，無論是在良好或惡劣的陽光條件下，MPPT充電控制器使用這個最大功率輸出因子，并將其轉(zhuǎn)換為電池的最佳充電電壓和電流。每當(dāng)太陽能電池板的輸出功率下降時，電池充電電流也會減小。

因此，在惡劣的陽光條件下，電池根據(jù)太陽能電池板的輸出不斷充電。這通常不是在普通太陽能充電器的情況下。因為每個太陽能電池板都有一個最大輸出電流額定值和一個短路電流額定值。當(dāng)太陽能電池板不能提供適當(dāng)?shù)碾娏鬏敵鰰r，電壓顯著下降，負(fù)載電流不變，并越過短路電流額定值，使太陽能電池板的輸出電壓為零。因此，在惡劣的陽光條件下，充電完全停止。但MPPT通過控制電池充電電流，即使在惡劣的陽光條件下也能讓電池充電。

mppt的轉(zhuǎn)換效率約為90-95%。然而，效率也取決于太陽能驅(qū)動器溫度、電池溫度、太陽能電池板質(zhì)量和轉(zhuǎn)換效率。在這個項目中，我們將制作一個鋰電池的太陽能MPPT充電器，并檢查其輸出。您還可以查看基于物聯(lián)網(wǎng)的太陽能電池監(jiān)測項目，我們在該項目中監(jiān)測安裝在太陽能系統(tǒng)中的鋰電池的一些關(guān)鍵電池參數(shù)。

MPPT充電控制器-設(shè)計考慮

本項目設(shè)計的MPPT充電控制器電路將具有以下規(guī)格：

1.可以為2P2S電池(6.4-8.4V)充電

2.充電電流為600mA

3.它將有一個使用適配器的額外充電選項。

構(gòu)建MPPT控制器所需的組件

?LT3652驅(qū)動

?1N5819 - 3件

?10k pot

?10uF電容器- 2個

?綠色LED

?橘色LED

?220 k電阻

?330 k電阻

?200 k電阻

?68uH電感器

?1超濾電容

?100uF電容器- 2個

?電池- 7.4V

?1k電阻2pcs

?Barrel socket

MPPT太陽能充電器電路圖

完整的太陽能充電控制器電路可以在下圖中找到。您可以單擊它以獲得完整的頁面視圖，以獲得更好的可見性。

該電路使用LT3652，這是一個完整的單片降壓電池充電器，在4.95V到32V的輸入電壓范圍內(nèi)工作。因此，太陽能和適配器的最大輸入范圍為4.95V至32V。LT3652提供恒流/恒壓充電特性。它可以通過電流檢測電阻編程，最大充電電流為2A。

在輸出部分，充電器采用3.3V浮子電壓反饋參考，因此任何所需的電池浮子電壓高達(dá)14.4V可以用電阻分壓器編程。LT3652還包含一個使用簡單電容的可編程安全定時器。它用于達(dá)到所需時間后的電荷終止。對檢測電池故障很有幫助。

LT3652需要MPPT設(shè)置，其中電位器可用于設(shè)置MPPT點。當(dāng)LT3652使用太陽能電池板供電時，輸入調(diào)節(jié)回路用于將面板保持在峰值輸出功率。從哪里維持調(diào)節(jié)取決于MPPT設(shè)置電位器。

所有這些都與原理圖相連。VR1用于設(shè)置MPPT點。R2、R3、R4用于設(shè)置2S電池充電電壓(8.4V)。設(shè)定電池電壓的公式可由-給出

電容器C2用于設(shè)置充電定時器。定時器可以使用下面的公式-來設(shè)置

D3和C3是升壓二極管和升壓電容器。它驅(qū)動內(nèi)部開關(guān)，便于開關(guān)晶體管飽和。升壓引腳從0V到8.5V工作。

R5和R6是并聯(lián)連接的電流檢測電阻。充電電流可以用下面的公式-來計算

原理圖中的電流檢測電阻選擇0.5歐姆和0.22歐姆，并聯(lián)產(chǎn)生0.15歐姆。使用上述公式，它將產(chǎn)生幾乎0.66A的充電電流。C4、C5和C6是輸出濾波電容。

直流桶插孔以這樣的方式連接，如果適配器插孔插入適配器插座，太陽能電池板將斷開連接。在沒有充電的情況下，D1將保護(hù)太陽能電池板或適配器免受反向電流的影響。

太陽能充電控制器PCB設(shè)計

針對上述所討論的MMPT電路，我們設(shè)計了如下圖所示的MPPT充電器控制器電路板。

該設(shè)計具有必要的GND銅平面以及適當(dāng)?shù)倪B接過孔。然而，LT3652需要足夠的PCB散熱器。這是使用GND銅平面和在該焊料平面放置過孔創(chuàng)建的。

訂購PCB

現(xiàn)在我們了解了原理圖是如何工作的，我們可以繼續(xù)為我們的MPPT太陽能充電器項目構(gòu)建PCB。上述電路的PCB布局也可從鏈接下載。

現(xiàn)在我們的設(shè)計已經(jīng)準(zhǔn)備好了，是時候使用Gerber文件制作它們了。要從PCBGOGO獲得PCB很容易，只需遵循以下步驟即可

第一步：登錄，如果是第一次，就注冊。然后在PCB Prototype選項卡中，輸入PCB的尺寸，層數(shù)和所需PCB的數(shù)量。假設(shè)PCB為80cm×80cm，您可以如下所示設(shè)置尺寸。

步驟2：點擊Quote Now按鈕繼續(xù)。你將被帶到一個頁面，在那里設(shè)置一些額外的參數(shù)，如果需要，如材料使用軌道間距等。但大多數(shù)情況下，默認(rèn)值可以正常工作。我們唯一要考慮的是價格和時間。正如你所看到的，構(gòu)建時間只有2-3天，我們的PCB只需要5美元。然后，您可以根據(jù)您的需求選擇首選的運輸方式。

步驟3：最后一步是上傳Gerber文件并繼續(xù)付款。為了確保付款過程順利進(jìn)行，PCBGOGO會在付款前驗證您的Gerber文件是否有效。這樣，您可以確保您的PCB是制造友好的，并將達(dá)到您的承諾。

組裝PCB

電路板訂購后，幾天后，它通過快遞送到了我手中，裝在一個標(biāo)簽整齊、包裝良好的盒子里，和往常一樣，PCB的質(zhì)量非常好。我收到的PCB如下所示如您所見，頂層和底層的結(jié)果都如預(yù)期的那樣。

過孔和襯墊的尺寸都很合適。我花了大約15分鐘組裝到PCB板上以獲得工作電路。組裝板如下所示。

測試我們的MPPT太陽能充電器

為了測試電路，使用了一個額定電壓為18V .56 a的太陽能電池板。下圖是太陽能電池板的詳細(xì)規(guī)格。

充電采用2P2S電池(8.4V 4000mAH)。完整的電路在中等日照條件下進(jìn)行了測試

連接好一切后，在太陽條件合適時設(shè)置MPPT，控制電位器，直到充電LED開始發(fā)光。

本文編譯自circuitdigest