2 硬件電路設計

　　2.1 太陽能組件及充電電路設計

　　本文設計中采用16個光伏電池串聯(lián)，組成電壓約為1218V 的太陽能組件，通過采集較高多的光能，保證日照能夠使鋰電池完全充滿電。 供電網(wǎng)絡設計電路采用正激式拓撲結構［ 1 ］ 。 具體電路如圖2所示。

　　圖2 智能型太陽能充電電路設計主電路

　　太陽能組件產(chǎn)生的電能，一路經(jīng)過開關變壓器T1 的122繞組加至開關管Q1 的集電極（ c） ，另一路經(jīng)過R1 為Q1 提供基極電壓。 當基極（ b）的電壓為高電平時， Q1 開始導通，變壓器T1 的122繞組中產(chǎn)生1正2 負的電動勢，經(jīng)T1 耦合，在T1 的324繞組中產(chǎn)生3正4負的感應電動勢，此電動勢經(jīng)R5 ， C2 疊加到Q1的基極（ b） ，使Q1 迅速飽和導通。 由于變壓器T1 的122間的電流不能突變，在此過程中會產(chǎn)生1負2正的電動勢。 變壓器T1 的324繞組中感應出3負4正的電動勢，通過R5 ， C2 ，使Q1 迅速進入截止狀態(tài)。 經(jīng)R1 對C2 的不斷充電， Q1 又開始導通，進入下一輪的開關振蕩狀態(tài)。 在導通期間， T1 變壓器的副邊繞組526，經(jīng)整流二極管D4 向外輸送能量。

　　穩(wěn)壓電路由穩(wěn)壓管D0、三極管Q2 等元件組成。 當負載減輕或太陽能組件輸出電壓升高時， A 點電壓上升。 當該電壓大于511V 時， D0 擊穿， Q2 因b2e結正向偏置而迅速導通，使Q1 提前截止，從而使輸出電壓趨于下降；反之，則控制過程相反，從而使變壓器T1 副邊輸出電壓基本穩(wěn)定。 當負載過重時， Q1 的c2e電流增大， R4 上的壓降也隨之增大。 當該電壓大于017V 時， Q2 導通， Q1 截止，達到過流保護的目的。 為避免截止期間變壓器T1 的122 繞組感應出的尖峰脈沖擊穿開關管Q1 ，并聯(lián)了尖峰脈沖吸收電路。

　　2.2 過電壓保護控制

　　過電壓保護控制，具體電路如圖3所示：整流二極管D4 接過電壓保護繼電器JDQ1輸出。 充電控制管理芯片MCP73831最大輸入電壓為6V. 雖然供電網(wǎng)絡基本輸出電壓為5V，但當光照強度發(fā)生劇烈變化或負載變化較大時，輸出電壓仍然會有一定波動，為保護MCP73831不因短時的電壓波動而損壞，設計了過電壓保護控制器。 當W1 的電壓超過6V， JDQ 1會斷開輸出電路，MCP73831因斷電而得到保護。 具體分析如下：此部分電路設計主要采用了LM 2903電壓比較器和外圍電路擴展而成。 LM 2903包含兩路比較器，1， 2， 3腳為一路， 1腳為OU TPU TA， 2， 3腳為IN PU TA. 5， 6， 7腳為另一路， 7腳為OU TPU TB， 5， 6腳為IN PU TB. 其中過電壓保護控制器用5， 6， 7腳的比較器。電阻R11 ， R13分壓后接至比較器的5腳。 當電壓大于6V 即分壓值大于214V. 比較器的7腳輸出電平由低轉為高。 Q3 飽和導通，則Q5 截止，安全工作指示燈熄滅，接點J1為高電平，此時JDQ 1開始工作，供電電路與后續(xù)電路斷開，同時過電壓紅色警示燈亮起。

　　圖3 過電壓與過放電保護控制電路