中心議題：

• 太陽能充電控製器原理
• 太陽能充電電路設計
• 脈寬調製充電子程序流程

蓄電池優良的特性和較長的使用壽命在一定程度上取決於正確的充放電，錯誤的充電會使蓄電池壽命縮短
、性能變差。合適的充電電流和選擇充電方法非常重要。

蓄電池的充電方法很多
，例如恒流、恒壓、最大功率跟蹤充電等。根據蓄電池的不同應用場合，可選擇相應的充電方式。

在光伏利用係統中
，太陽電池的輸出特性與當時日照、太陽電池表麵溫度以及負載有關，且具有非線性特性，蓄電池在充電過程中其端電壓也在不斷發生變化。

在獨立太陽能發電係統中，為了降低成本
、提ti高gao效xiao率lv和he可ke靠kao性xing，既ji要yao使shi光guang伏fu電dian池chi輸shu出chu最zui大da功gong率lv，又you要yao使shi蓄xu電dian池chi正zheng確que充chong放fang電dian，同tong時shi還hai要yao最zui大da限xian度du地di利li用yong所suo發fa電dian能neng。在zai目mu前qian的de光guang伏fu係xi統tong中zhong，這zhe三san者zhe的de實shi現xian存cun在zai矛mao盾dun，通tong常chang隻zhi能neng兼jian顧gu一yi個ge方fang麵mian，例li如ru隻zhi追zhui蹤zong光guang伏fu電dian池chi最zui大da功gong率lv點dian將jiang會hui放fang棄qi蓄xu電dian池chi的de最zui佳jia充chong放fang電dian，從cong而er限xian製zhi了le係xi統tong的de效xiao率lv和he壽shou命ming。因yin此ci我wo們men在zai選xuan擇ze充chong電dian方fang法fa時shi應ying綜zong合he考kao慮lv各ge種zhong因yin素su、使用場合等來設計性能優良的充電控製器。

1 充電控製器原理

本文所設計的充電控製器采用了斬波式PWM原理
，分兩個階段，第一階段為快充階段，第二階段為PWM 階段（慢充階段）。

圖1所示電路采用斬波式PWM 充chong電dian原yuan理li，檢jian測ce蓄xu電dian池chi的de充chong電dian端duan電dian壓ya，將jiang檢jian測ce得de到dao的de蓄xu電dian池chi端duan電dian壓ya與yu給gei定ding點dian電dian壓ya比bi較jiao，若ruo小xiao於yu給gei定ding電dian壓ya
，斬zhan波bo器qi全quan通tong，迅xun速su給gei蓄xu電dian池chi充chong電dian

； 當蓄電池的電壓大於給定電壓時
，則根據比例調整功率管的占空比，充電進入慢充階段
，改善充電特性，防止過充。

2 充電電路的設計

充電控製的開關管（斬波管）選用POWER MOFFETIRF4905。此管是P 溝道的MOFFET 管
， 具有小導通電阻， RON=20mΩ
，最大通態電流ID＝74A （條件溫度25℃， VGS＝－10V），開關速度快，具有很好的開關性能。當此管柵源電壓VGS<-8.0V 時，此管作為開關管就有很好的開關性能。又因為此管為P 溝道，很容易把基準電壓選在一個點上， 則係統的可靠性會得到較大提高。
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（1）IRF4905 MOFFET 管的驅動電路的設計
在圖2所示電路原理圖中，MBR2060 是肖特基二極管，其中正向導通壓降為0.3V，最大導通電流為20A， 完wan全quan滿man足zu係xi統tong要yao求qiu。此ci二er極ji管guan的de作zuo用yong是shi防fang反fan充chong，也ye就jiu是shi當dang蓄xu電dian池chi電dian壓ya高gao於yu太tai陽yang電dian池chi電dian壓ya時shi，二er極ji管guan截jie止zhi
，防fang止zhi了le蓄xu電dian池chi向xiang太tai陽yang電dian池chi反fan充chong電dian。

D52 是一個防止蓄電池正負極性反接的保護二極管，即當蓄電池反接時，D52正向導通
，電流很大，熔斷絲即可燒斷，電路斷開
，從而保護了控製器和蓄電池
，提高了係統的可靠性。

（2）充電過程
單片機（P2.0）給出充電的控製信號，即P2.0=1，NPN 型S9013 的三極管導通，由於此三極管工作於射極輸出狀態， 其發射極為高電平，Q54 （2SD667）NPN 三極管導通

， 由於穩壓管D50的作用， 使得IRF4905管的柵源電壓鉗位在-10V，IRF4905 管導通， 太陽電池向蓄電池充電。反之，前兩極三極管均截止VGS=0V，IRF4905 管斷開
，太陽電池不能向蓄電池充電。

3 脈寬調製充電子程序流程

脈(mai)寬(kuan)調(tiao)製(zhi)子(zi)程(cheng)序(xu)完(wan)成(cheng)太(tai)陽(yang)電(dian)池(chi)向(xiang)蓄(xu)電(dian)池(chi)以(yi)脈(mai)寬(kuan)調(tiao)製(zhi)的(de)方(fang)式(shi)充(chong)電(dian)，控(kong)製(zhi)器(qi)根(gen)據(ju)蓄(xu)電(dian)池(chi)的(de)荷(he)電(dian)狀(zhuang)態(tai)來(lai)控(kong)製(zhi)白(bai)天(tian)太(tai)陽(yang)電(dian)池(chi)向(xiang)蓄(xu)電(dian)池(chi)充(chong)電(dian)
，其(qi)目(mu)的(de)是(shi)為(wei)了(le)改(gai)善(shan)充(chong)電(dian)效(xiao)果(guo)和(he)保(bao)護(hu)蓄(xu)電(dian)池(chi)
，防(fang)止(zhi)蓄(xu)電(dian)池(chi)過(guo)充(chong)。

具體方案是，當檢測到蓄電池的電壓小於13.5V時，開關管始終接通，即采取全通充電方式，如果檢測到蓄電池電壓大於13.5V 並小於14.4V 時采取脈寬調製方式充電
，隨著蓄電池電壓的增加
，脈寬不斷的變窄
，直到蓄電池端電壓上升為14.4V 時，脈寬檢校為0
，停止充電。脈寬調製方式由軟件來實現。

我們取脈衝的周期為2ms
，MOS管的開關頻率為500Hz。

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當蓄電池的電壓Vbat=14.05V時， 其脈寬波形如圖4所示。

當蓄電池的電壓Vbat=14.22V 時，其脈寬波形如圖5所示。

4 結論

對所設計的充電電路進行了充電實驗， 驗證了電路的預設功能。係統能夠有效判斷蓄電池的充電狀態，並采取相應的充電方式，達到延長蓄電池使用壽命的目的。