太陽(yáng)能控制器電路圖（一）

一、電路結(jié)構(gòu)

電路如圖所示。雙電壓比較器LM393兩個(gè)反相輸入端②腳和⑥腳連接在一起，并由穩(wěn)壓管ZD1提供6.2V的基準(zhǔn)電壓做比較電壓，兩個(gè)輸出端①腳和⑦腳分別接反饋電阻，將部分輸出信號(hào)反饋到同相輸入端③腳和⑤腳，這樣就把雙電壓比較器變成了雙遲滯電壓比較器，可使電路在比較電壓的臨界點(diǎn)附近不會(huì)產(chǎn)生振蕩。R1、RP1、C1、A1、Q1、Q2和J1組成過(guò)充電壓檢測(cè)比較控制電路；R3、RP2、C2、A2、Q3、Q4和J2組成過(guò)放電壓檢測(cè)比較控制電路。電位器RP1和RP2起調(diào)節(jié)設(shè)定過(guò)充、過(guò)放電壓的作用?？烧{(diào)三端穩(wěn)壓器LM371提供給LM393穩(wěn)定的８Ｖ工作電壓。被充電電池為12V65Ah全密封免維護(hù)鉛酸蓄電池；太陽(yáng)電池用一塊40W硅太陽(yáng)電池組件，在標(biāo)準(zhǔn)光照下輸出17V、2.3A左右的直流工作電壓和電流；D1是防反充二極管，防止硅太陽(yáng)電池在太陽(yáng)光較弱時(shí)成為耗電器。

當(dāng)太陽(yáng)光照射的時(shí)候，硅太陽(yáng)電池組件產(chǎn)生的直流電流經(jīng)過(guò)Ｊ１－１常閉觸點(diǎn)和Ｒ１，使ＬＥＤ１發(fā)光，等待對(duì)蓄電池進(jìn)行充電；Ｋ閉合，三端穩(wěn)壓器輸出８Ｖ電壓，電路開(kāi)始工作，過(guò)充電壓檢測(cè)比較控制電路和過(guò)放電壓檢測(cè)比較控制電路同時(shí)對(duì)蓄電池端電壓進(jìn)行檢測(cè)比較。當(dāng)蓄電池端電壓小于預(yù)先設(shè)定的過(guò)充電壓值時(shí)，Ａ１的⑥腳電位高于⑤腳電位，⑦腳輸出低電位使Ｑ１截止，Ｑ２導(dǎo)通，ＬＥＤ２發(fā)光指示充電，Ｊ１動(dòng)作，其接點(diǎn)Ｊ１－１轉(zhuǎn)換位置，硅太陽(yáng)電池組件通過(guò)Ｄ１對(duì)蓄電池充電。蓄電池逐漸被充滿(mǎn)，當(dāng)其端電壓大于預(yù)先設(shè)定的過(guò)充電壓值時(shí)，Ａ１的⑥腳電位低于⑤腳電位，⑦腳輸出高電位使Ｑ１導(dǎo)通，Ｑ２截止，ＬＥＤ２熄滅，Ｊ１釋放，Ｊ１－１斷開(kāi)充電回路，ＬＥＤ１發(fā)光，指示停止充電。

當(dāng)蓄電池端電壓大于預(yù)先設(shè)定的過(guò)放電壓值時(shí)，Ａ２的③腳電位高于②腳電位，①腳輸出高電位使Ｑ３導(dǎo)通，Ｑ４截止，ＬＥＤ３熄滅，Ｊ２釋放。其常閉觸點(diǎn)Ｊ２－１閉合，ＬＥＤ４發(fā)光，指示負(fù)載工作正常；蓄電池對(duì)負(fù)載放電時(shí)端電壓會(huì)逐漸降低，當(dāng)端電壓降低到小于預(yù)先設(shè)定的過(guò)放電壓值時(shí)，Ａ２的③腳電位低于②腳電位，①腳輸出低電位使Ｑ３截止，Ｑ４導(dǎo)通，ＬＥＤ３發(fā)光指示過(guò)放電，Ｊ２動(dòng)作，其接點(diǎn)Ｊ２－１斷開(kāi)，正常指示燈ＬＥＤ４熄滅。另一常閉接點(diǎn)Ｊ２－２（圖中未繪出）也斷開(kāi)，切斷負(fù)載回路，避免蓄電池繼續(xù)放電。閉合Ｋ，蓄電池又充電。

太陽(yáng)能控制器電路圖（二）

12V 20A 太陽(yáng)能充電控制器電路圖

IC1 TLC2272Cp

IC2 CD4013BE CMOS

Q1 2N3904

Q2 IRF4905

Q3 2N3905

D1 1N4148

D2 20L15T

ZD1 1N5242 12V 穩(wěn)壓二極管

LED1 紅/綠雙色

TZ1 V7270 or V727 瞬態(tài)電壓抑制器

TM1 2.0K（25℃） NTC 熱敏電阻

F1 20A 保險(xiǎn)

VR1 100K

所有電阻 1/4w

R1 270K

R2 470K

R3 75K

R4 180K

R5，R7，R8，R9，R10，R11 100K

R6 200K

R12，R16，R17，R18， 330Ω

R13，R14 2.2K

R15 10K

C1 220μf 35V

C8 10nf

c2-c7，c9-c12 100nf

太陽(yáng)能控制器電路圖（三）

太陽(yáng)能是使用越來(lái)越普及，太陽(yáng)能控制器的工作原理是什么呢？太陽(yáng)能控制器使用了單片機(jī)和專(zhuān)用軟件，實(shí)現(xiàn)了智能控制，利用蓄電池放電率特性修正的準(zhǔn)確放電控制。

放電終了電壓是由放電率曲線(xiàn)修正的控制點(diǎn)，消除了單純的電壓控制過(guò)放的不準(zhǔn)確性，符合蓄電池固有的特性，即不同的放電率具有不同的終了電壓；

具有過(guò)充、過(guò)放、電子短路、過(guò)載保護(hù)、獨(dú)特的防反接保護(hù)等全自動(dòng)控制;以上保護(hù)均不損壞任何部件，不燒保險(xiǎn)；

采用了串聯(lián)式PWM充電主電路，使充電回路的電壓損失較使用二極管的充電電路降低近一半，充電效率較非PWM高3%-6%，增加了用電時(shí)間;過(guò)放恢復(fù)的提升充電，正常的直充，浮充自動(dòng)控制方式使系統(tǒng)由更長(zhǎng)的使用壽命;同時(shí)具有高精度溫度補(bǔ)償；直觀的LED發(fā)光管指示當(dāng)前蓄電池狀態(tài)，讓用戶(hù)了解使用狀況；

所有控制全部采用工業(yè)級(jí)芯片（僅對(duì)帶I工業(yè)級(jí)控制器），能在寒冷、高溫、潮濕環(huán)境運(yùn)行自如。同時(shí)使用了晶振定時(shí)控制，定時(shí)控制精確；取消了電位器調(diào)整控制設(shè)定點(diǎn)，而利用了E方存儲(chǔ)器記錄各工作控制點(diǎn)，使設(shè)置數(shù)字化，消除了因電位器震動(dòng)偏位、溫漂等使控制點(diǎn)出現(xiàn)誤差降低準(zhǔn)確性、可靠性的因素；使用了數(shù)字LED顯示及設(shè)置，一鍵式操作即可完成所有設(shè)置，使用極其方便直觀的作用是控制整個(gè)系統(tǒng)的工作狀態(tài)，并對(duì)蓄電池起到過(guò)充電保護(hù)、過(guò)放電保護(hù)的作用。在溫差較大的地方，合格的控制器還應(yīng)具備溫度補(bǔ)償?shù)墓δ?。其他附加功能如光控開(kāi)關(guān)、時(shí)控開(kāi)關(guān)都應(yīng)當(dāng)是控制器的可選項(xiàng)。

蓄電池

蓄電池的作用是在有光照時(shí)將太陽(yáng)能電池板所發(fā)出的電能儲(chǔ)存起來(lái)，到需要的時(shí)候再釋放出來(lái)。太陽(yáng)能蓄電池是‘蓄電池’在太陽(yáng)能光伏發(fā)電中的應(yīng)用。國(guó)內(nèi)廣泛使用的太陽(yáng)能蓄電池主要是：鉛酸免維護(hù)蓄電池和膠體蓄電池，這兩類(lèi)蓄電池，因?yàn)槠涔逃械摹懊狻本S護(hù)特性及對(duì)環(huán)境較少污染的特點(diǎn)，很適合用于性能可靠的太陽(yáng)能電源系統(tǒng)，特別是無(wú)人值守的工作站。

逆變器

太陽(yáng)能的直接輸出一般都是12VDC、24VDC、48VDC。為能向220VAC的電器提供電能，需要將家用太陽(yáng)能發(fā)電所發(fā)出的直流電能轉(zhuǎn)換成交流電能，因此需要使用DC-AC逆變器。光伏發(fā)電的工作原理光伏發(fā)電是利用半導(dǎo)體界面的光生伏特效應(yīng)而將光能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N技術(shù)。這種技術(shù)的關(guān)鍵元件是太陽(yáng)能電池。太陽(yáng)能電池經(jīng)過(guò)串聯(lián)后進(jìn)行封裝保護(hù)可形成大面積的太陽(yáng)電池組件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏發(fā)電裝置。光伏發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)是較少受地域限制，因?yàn)殛?yáng)光普照大地;光伏系統(tǒng)還具有安全可靠、無(wú)噪聲、低污染、無(wú)需消耗燃料和架設(shè)輸電線(xiàn)路即可就地發(fā)電供電及建設(shè)周期短的優(yōu)點(diǎn)。

光伏發(fā)電是根據(jù)光生伏特效應(yīng)原理，利用太陽(yáng)能電池將太陽(yáng)光能直接轉(zhuǎn)化為電能。不論是獨(dú)立使用還是并網(wǎng)發(fā)電，光伏發(fā)電系統(tǒng)主要由太陽(yáng)能電池板（組件）、控制器和逆變器三大部分組成，它們主要由電子元器件構(gòu)成，不涉及機(jī)械部件，所以，光伏發(fā)電設(shè)備極為精煉，可靠穩(wěn)定壽命長(zhǎng)、安裝維護(hù)簡(jiǎn)便。理論上講，光伏發(fā)電技術(shù)可以用于任何需要電源的場(chǎng)合，上至航天器，下至家用電源，大到兆瓦級(jí)電站，小到玩具，光伏電源無(wú)處不在。太陽(yáng)能光伏發(fā)電的最基本元件是太陽(yáng)能電池（片），有單晶硅、多晶硅、非晶硅和薄膜電池等。單晶和多晶電池用量最大，非晶電池用于一些小系統(tǒng)和計(jì)算器輔助電源等。

太陽(yáng)能控制器電路圖（四）

12V太陽(yáng)能電源控制器的制作

電路是由蓄電池、控制器、用電器及充電部分組成。其中：穩(wěn)壓二極管DWl、電阻R1、R2組成欠電壓檢測(cè)電路，三極管Q1、Q2及電阻R3和繼電器組成欠電壓自動(dòng)斷電控制、執(zhí)行電路。K1、K2分別為手動(dòng)“關(guān)”、“開(kāi)”機(jī)按鈕開(kāi)關(guān)，PV+是太陽(yáng)能電池板充電輸入正極接線(xiàn)端。負(fù)載最好用直流1 2V電子節(jié)能燈。

工作原理：

當(dāng)需要用電時(shí)。按動(dòng)按鈕開(kāi)關(guān)K2，此時(shí)繼電器線(xiàn)圈得電吸合；同時(shí)繼電器觸點(diǎn)（1）和觸點(diǎn)（3）閉合接通，蓄電池的正電壓從觸點(diǎn)（1）流過(guò)觸點(diǎn)（3）；電路得電工作。當(dāng)蓄電池電壓高于10.8V時(shí)穩(wěn)壓二極管D1被擊穿導(dǎo)通，三極管Q1、Q2正偏導(dǎo)通，此時(shí)繼電器維持自保導(dǎo)通狀態(tài)，即使松開(kāi)按鈕K2，電路依然處于正常工作狀態(tài)。當(dāng)需要關(guān)閉電源時(shí)，用手按動(dòng)關(guān)斷按鈕K1，此時(shí)Q1基極b接地，Q1、Q2同步截止，繼電器斷開(kāi)，關(guān)機(jī)斷電。當(dāng)蓄電池的放電電壓低于10.8V時(shí)。

應(yīng)停止放電，以防過(guò)放電損壞蓄電池。這一功能由欠電壓檢測(cè)電路DW1、R1、R2和執(zhí)行電路Q(chēng)1、Q2、R3和繼電器完成。當(dāng)蓄電池電壓低于10.8V時(shí)、DWl反向截止，從而導(dǎo)致Q1、Q1截止、繼電器斷電，達(dá)到了自動(dòng)斷電，保護(hù)蓄電池過(guò)放電的目的。

太陽(yáng)能控制器電路圖（五）

用PIC12F675單片機(jī)制作的太陽(yáng)能路燈控制器

PIC 12F675控制蓄電池的過(guò)充電、過(guò)放電，開(kāi)、關(guān)路燈功能，定時(shí)點(diǎn)亮、天黑自動(dòng)點(diǎn)亮、延時(shí)點(diǎn)亮、自動(dòng)跟蹤點(diǎn)亮等功能，路燈點(diǎn)亮測(cè)試控制功能，LED指示功能等。

由蓄電池 BTl 、蓄電池過(guò)充電控制執(zhí)行場(chǎng)效應(yīng)管 01 、三端穩(wěn)壓器 U1 組成電源供電系統(tǒng)； Q2 、 Q4．組成放電控制；K1 手動(dòng)， R_GM1 光控自動(dòng)開(kāi)燈系統(tǒng)，蓄電池分壓電阻，發(fā)光指示二極管等部分組成。太陽(yáng)能電池板電壓由接口J3輸入．經(jīng)防反充二極管 D1 后分成兩路，一路經(jīng) U1 LM 78L 05 穩(wěn)壓后，為 PIC 12F675單片機(jī)提供工作電源，另一路經(jīng) FB 保險(xiǎn)絲給蓄電池充電。單片機(jī)上電后，首先由 Rf 、 Cf組成的硬件電路進(jìn)行復(fù)位．然后由軟件控制U2 ③腳 GP4 輸出高電平，讓 Q4 導(dǎo)通、 Q2 截止，控制系統(tǒng)停止放電，再檢測(cè) U2⑦腳 GP0 上的分壓值，通過(guò)內(nèi)部 A/ D 轉(zhuǎn)換及軟件運(yùn)算間接檢測(cè)、判斷蓄電池是否欠壓、過(guò)壓．若蓄電池發(fā)生過(guò)充電，則通過(guò)軟件控制U2 ②腳 GP5 輸出高電平，使 Q1導(dǎo)通．短路太陽(yáng)能電池板、停止向蓄電池充電，同時(shí)點(diǎn)亮“過(guò)充電”指示燈 LED2；若未發(fā)生過(guò)充電，則 U2 ②腳 GP5輸出低電平，允許蓄電池充電。通過(guò)檢測(cè) U2 ⑥腳 GP1 所接的光敏電阻R_GM1上的分壓值，判斷是否已經(jīng)“天黑，到了開(kāi)路燈時(shí)間”，若到了預(yù)設(shè)的開(kāi)燈點(diǎn)，則由軟件控制 u2 ③腳 GP4 輸出低電平，使 Q4截止、02 導(dǎo)通，點(diǎn)亮路燈。若不到開(kāi)燈點(diǎn)，則程序返回，循環(huán)檢測(cè)上述諸參數(shù)。

K1 是手動(dòng)開(kāi)燈按鈕。按下 K1 ，路燈點(diǎn)亮。單片機(jī)通過(guò)檢測(cè)光敏電阻R_GM1上的分壓值，判斷是否“天黑”，若是天黑．則按設(shè)計(jì)要求點(diǎn)亮路燈，若否，單片機(jī)進(jìn)入路燈控制器“測(cè)試”功能：2分鐘后路燈自動(dòng)熄滅。