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一位发烧友的光伏进程 降压型MPPT太阳能控制器V01.2设计分享_电流_单片机

admin 2025-01-15 11:55:51 0

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1、由于是高端驱动NMOS,V01.1启动须要输入和输出有必要压差(>18V),故而存在无法在低压差环境中事情的缺陷。
因此V01.2供电改为反激电源,为高端NOMS供应一起隔离的12V供电进行驱动。

2、太阳能掌握器必须有输入防反功能,防止夜间电池电压反向加到太阳能板上造成损伤。
在V01.1中利用1个肖特基二极管进行防反,问题紧张是肖特基大电流下发热不小,比如10A电流也有0.7V旁边压降,7W功率丢失,即带来热量又丢失效率。
因此在V01.2中利用反激电源再供应一起隔离12V供电利用NOMS进行防反接掌握。

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3、V01.1的主电路是BUCK,续流部分利用肖特基二极管。
由于二极管一样平常也有0.7~1V的压降,故在低电压(比如12V)利用环境下,这个压降会带来比较明显的DC变换效率降落。
因此在V01.2中,采取同步整流办法,利用NOMS代替肖特基二极管,降落导通压降,提高DC转换效率。

4、V01.1利用的AVR单片机8bit性能不强,主频16MHz不足高,故PWM分辨率不风雅,中断嵌套不支持,外部中断仅2个,故相应实时性差保护不是非常及时,单片机16K容量不大,无法利用高档TFT进行显示。
因此V01.2全面升级到stm32F103平台32bit,72MHz主频,常用容量为64~256K,由于是ARM平台中断数量和管理比AVR好的险些一塌糊涂。
(当然还是非常感谢AVR这款8位单片机)

5、LCD1602液晶显示功能比较大略,显示内容量少,不支持中文,不支持图形,还是上TFT,根据性价比选择了一款2.2寸的TFT液晶,分辨率320240,SPI接口,9341驱动。

6、V01.2无线接口利用NRF24L01,便于后期升级高等功能。

7、V01.2改用霍尔ACS712元件丈量电流,取代原V01.1中的贴片电阻取样。
好处是输入和输出地公用没有压差,滋扰小了,大电流下取样电阻发热没了,最主要的还是电流采样精度提高一个台阶。

8、5V供电不再利用7805线性降压芯片(12V降压到5V,0.2A输出会有1.4W丢失),改用LM2596减少发热和待机损耗。

整体升级中,精力投入最多的便是单片机平台,这里花费了半年韶光入门到熟习,还谈不上精通,呵呵。
感谢万能的淘宝和优酷供应的硬件和视频资源,特殊感谢下刘凯老师和野火老师的stm32传授教化视频。

V01.2基本参数先容:输入最高直流电压170V,电流20A,输出3~60V可调,电流20A。
均匀效率比老版本提高1~2%。
由于是开拓用事理样机,以是把常用功能模块变成分离式,紧张是三部分:主功率电路、核心掌握板、反激电源模块。

接下来看看功率板上的用料情形IRFP4668和SPTS80170,事理样机板子上还是有缺点,所有进行了小飞线改动。

整合到一起看看测试情形,个中有2片是在河南和海南发热友手中测试的截图。

经由第一次修订后,在发热友群内测试的样机

事理图大略及先容

主电路事理图

主电路采取同步整流降压DC模式,大略说便是在Buck电路的续流二极管旁并联一个NMOS,由单片机掌握全体NMOS的导通和关掉仿照二极管的事情,利用NMOS的低压降来减少续流二极管的损耗。

IR2110全桥驱动芯片,高端驱动主电路开关MOS,低端驱动同步时续流用MOS。

LM358双路运放,一起做硬件过压保护,另一起做硬件是否许可同步事情判断。

ACS712电流霍尔,5V供电,2.5V基准电压代表0电流。
电流按照反方向设计,即电流增大输出电压减小。

LM2596降压芯片(BUCK型电路),将12V供电降落到5V。

PCL817光耦隔离驱动防反NMOS。

核心掌握板事理图

供电部分利用ASM1117-3.3,再给stm32的AD供电部分进行了1个LC滤波,以提高输入电压的稳定性。

3个按键,分配在PC13~15口。

SPI1分配给NRF24L01作无线通讯。

SPI2分配给TFT-2.2作显示。

PA 0~PA4,PB0,PB1做普通AD采样,分别丈量掌握器电压、电流、稳定等参数

其余一片反激电源板由于不是本人自己设计,不便公布事理图请大家见谅。
(该板基于UC3843,将30~200V以内直流转换为3组隔离供电正负12V)

二、同步整流实现要把稳的问题。

同步整流技能要把稳的便是防止“电流倒灌”,大略说便是防止下管续流用mos上的电流反向,造成输出部分短路。

1、软件上进行电流方向和大小判断,只有输出电流是正向且电流均匀值比较大,才许可同步整流事情。

2、硬件限定,硬件根据霍尔传感器的电压与运放LM358进行比较,设定思想是正向电流足够大,再许可硬件开串通步整流模式。

这是一个大略思路,只能担保大电流时开启同步整流模式,在小电流下还是普通的BUCK模式。
(并不是完备同步整流事情)

三、单片机软件要点。

stm32F103这款单片机须要的基本软件技能如下:外部中断、AD采样、定时器 PWM掌握,通讯usart、spi、DMA、BKP。

从实现功能上,按照如下步骤调试:

1、屏幕显示(spi);

2、按键功能;

3、定时器PWM掌握;

4、AD采样(DMA);

5、BKP;

6、通讯及加密;

文章来源于电源网merryearnest http://www.dianyuan.com/peopl

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