幾乎每個基于太陽能的系統(tǒng)都有一個與之相關(guān)的電池，該電池必須從太陽能中充電，然后來自電池的能量將用于驅(qū)動負載。鋰電池充電有多種選擇，我們之前也搭建了一個簡單的 鋰電池充電電路。但要使用太陽能電池板為電池充電，最流行的選擇是MPPT 或最大功率點跟蹤器拓撲，因為它提供比 PWM 控制充電器等其他方法更好的精度。

MPPT是太陽能充電器中常用的一種算法。充電控制器測量電池板的輸出電壓和電池電壓，然后通過獲取這兩個數(shù)據(jù)，將它們進行比較，以確定電池板可以提供的最佳功率來為電池充電。在任何情況下，無論陽光條件好還是差，MPPT 充電控制器都會使用這個最大功率輸出因數(shù)，并將其轉(zhuǎn)換為電池的最佳充電電壓和電流。每當(dāng)太陽能電池板的功率輸出下降時，電池充電電流也會降低。

因此，在陽光不足的情況下，電池會根據(jù)太陽能電池板的輸出持續(xù)充電。普通太陽能充電器通常不會出現(xiàn)這種情況。因為每個太陽能電池板都帶有最大輸出電流額定值和短路電流額定值。每當(dāng)太陽能電池板無法提供適當(dāng)?shù)碾娏鬏敵鰰r，電壓會顯著下降，負載電流不會改變，并超過短路電流額定值，使太陽能電池板的輸出電壓為零。因此，在陽光不足的情況下，充電會完全停止。但MPPT通過控制電池充電電流，讓電池即使在陽光不好的情況下也能充電。

MPPT在轉(zhuǎn)換中的效率約為 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，我們將為鋰電池構(gòu)建一個太陽能 MPPT 充電器并檢查輸出。

MPPT 充電控制器 - 設(shè)計注意事項

我們在這個項目中設(shè)計的MPPT 充電控制器電路將具有以下規(guī)格肉。

它將為2P2S電池充電（6.4-8.4V）

充電電流為600mA

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)動器

1N5819 - 3 個

10k可以

10uF 電容器 - 2 個

綠色 LED

橙色 LED

220k電阻

330k電阻

200k電阻

68uH電感

1uF電容

100uF 電容 - 2 個

電池 - 7.4V

1k 電阻 2 個

筒形插座

MPPT太陽能充電器電路圖

完整的太陽能充電控制器電路如下圖所示。您可以單擊它以查看整頁視圖以獲得更好的可見性。

該電路使用LT3652，這是一款完整的單片降壓型電池充電器，可在 4.95V 至 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 提供了恒定電流/恒定電壓充電特性。它可以通過電流檢測電阻器進行編程，以獲得最大 2A 的充電電流。

在輸出部分，充電器采用 3.3V 浮動電壓反饋基準(zhǔn)，因此可以使用電阻分壓器對高達 14.4V 的任何所需電池浮動電壓進行編程。LT3652 還包含一個使用一個簡單電容器的可編程安全定時器。它用于在達到所需時間后終止充電。檢測電池故障很有用。

LT3652 需要 MPPT 設(shè)置，其中一個電位器可用于設(shè)置 MPPT 點。當(dāng) LT3652 使用太陽能電池板供電時，輸入調(diào)節(jié)環(huán)路用于將電池板保持在峰值輸出功率。從何處維持調(diào)節(jié)取決于 MPPT 設(shè)置電位器。

所有這些都與原理圖有關(guān)。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)置電池電壓的公式可以通過-

RFB1 = （VBAT（FLT） ? 2.5 ? 10 5 ）/3.3 和 RFB2 = （RFB1 ? （2.5 ? 10 5 ））/（RFB1 - （2.5 ? 10 5 ））

電容 C2 用于設(shè)置充電定時器?？梢允褂靡韵鹿皆O(shè)置計時器 -

tEOC = CTIMER ? 4.4 ? 10 6 （以小時計）

D3和C3是升壓二極管和升壓電容。它驅(qū)動內(nèi)部開關(guān)并促進開關(guān)晶體管的飽和。升壓引腳的工作電壓范圍為 0V 至 8.5V。

R5 和 R6 是并聯(lián)的電流檢測電阻。充電電流可以使用以下公式計算 -

RSENSE = 0.1/ICHG（MAX）

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。

DC筒形插孔的連接方式是，如果將適配器插孔插入適配器插座，太陽能電池板將斷開連接。D1 將保護太陽能電池板或適配器在無充電條件下免受反向電流流動。

太陽能充電控制器 PCB 設(shè)計

對于上面討論的MMPT 電路，我們設(shè)計了MPPT 充電器控制器電路板，如下所示。

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 銅平面并將通孔放置在該焊接平面中創(chuàng)建的。

組裝印刷電路板

訂購電路板后，幾天后通過快遞將它裝在一個標(biāo)簽整齊、包裝完好的盒子里，并且一如既往，PCB 的質(zhì)量非常棒。我收到的PCB如下圖所示。如您所見，頂層和底層都按預(yù)期進行。

通孔和焊盤的尺寸都合適。我花了大約 15 分鐘組裝到 PCB 板上得到一個工作電路。組裝好的板子如下圖所示。

測試我們的 MPPT 太陽能充電器

為了測試電路，使用了額定值為 18V .56A 的太陽能電池板。下圖是太陽能電池板的詳細規(guī)格。

使用2P2S電池（8.4V 4000mAH）電池進行充電。完整的電路在溫和的陽光條件下進行了測試——

連接好所有東西后，當(dāng)太陽條件合適時設(shè)置 MPPT，并控制電位器，直到充電 LED 開始發(fā)光。該電路工作得很好，詳細的工作、設(shè)置和解釋可以在下面鏈接的視頻中找到。