蓄电池在白天的时候会接受充电,而在晚上则会提供能量给LED路灯。LED灯的工作是通过控制器进行的,控制器再保证LED灯恒流工作的同时,也会监测LED灯的状态以及控制工作时间长短。连续阴雨天以及蓄电池电能不足的情况下,为了防止蓄电池过度放电,控制器会发出控制信号切短LED灯的供电回路。
太阳能电池组的输入经过一个开关MOS管KCHG连接到直流/直流变换器(蓄电池充电电路),此变换器的输出连接到蓄电池两端(实际电路里会先通过一个保险丝再连到蓄电池上)。加上KCHG有两个作用:一是防止太阳能电池输出较低时由蓄电池过来的反充电流;二是当太阳能电池组极性接反时起到保护电路的作用。直流/直流变换器采用降压拓扑结构,拓扑结构的选择不仅考虑到太阳能电池组最大功率点电压和蓄电池的最大电压,还同时得兼顾效率和成本。因LED需要恒流控制,考虑到蓄电池电压的波动范围以及LED的工作电压范围,在蓄电池和LED之间设置一个直流/直流变换器(LED驱动电路),设计电路中采用反激式拓扑结构来保证恒流输出。反激式拓扑的效率一般没有升压或者降压电路,以提升效率并可能进一步降低成本。整个控制器的控制是通过一个MCU来实现,MCU的主要工作包括以下几点:
1、采用MPPT算法来优化太阳能电池组的工作效率。
2、针对蓄电池不同状态采用合适的充电模式。
3、保证LED驱动电路的恒流输出。
4、判断白天黑夜并以此来切换蓄电池充电和放电模式。
5、提供监控保护、温度监测、状态输出和用户控制输入检测(DIP1-DIP4)等功能。MCU的选择最主要是满足ADC、GPIO和外部中断的需要,不需要单纯追求速度。
控制器辅助电源直接从蓄电池变换而来,蓄电池输入通过线性电源(L78L2)得到12v电源,供给逻辑电路和PWM开关信号放大;12v电源输入至快关电源(L5970D)产生3.3v电源给MCU和周边电路供电,采用开关电源是为了提高转换效率(减少蓄电池耗电)以及在以后扩展系统时可以提供足够负载,当然,为了减少成本,可采用线性电源来实现。