太陽能控制器電路圖（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的基準電壓做比較電壓，兩個輸出端①腳和⑦腳分別接反饋電阻，將部分輸出信號反饋到同相輸入端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附近不會產(chǎn)生振蕩。R1、RP1、C1、A1、Q1、Q2和J1組成過充電壓檢測比較控制電路；R3、RP2、C2、A2、Q3、Q4和J2組成過放電壓檢測比較控制電路。電位器RP1和RP2起調(diào)節(jié)設(shè)定過充、過放電壓的作用?？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全密封免維護鉛酸蓄電池；太陽電池用一塊40W硅太陽電池組件，在標準光照下輸出17V、2.3A左右的直流工作電壓和電流；D1是防反充二極管，防止硅太陽電池在太陽光較弱時成為耗電器。

當(dāng)太陽光照射的時候，硅太陽電池組件產(chǎn)生的直流電流經(jīng)過Ｊ１－１常閉觸點和Ｒ１，使ＬＥＤ１發(fā)光，等待對蓄電池進行充電；Ｋ閉合，三端穩(wěn)壓器輸出８Ｖ電壓，電路開始工作，過充電壓檢測比較控制電路和過放電壓檢測比較控制電路同時對蓄電池端電壓進行檢測比較。當(dāng)蓄電池端電壓小于預(yù)先設(shè)定的過充電壓值時，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動作，其接點Ｊ１－１轉(zhuǎn)換位置，硅太陽電池組件通過Ｄ１對蓄電池充電。蓄電池逐漸被充滿，當(dāng)其端電壓大于預(yù)先設(shè)定的過充電壓值時，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)定的過放電壓值時，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Ｊ２－１閉合，ＬＥＤ４發(fā)光，指示負載工作正常；蓄電池對負載放電時端電壓會逐漸降低，當(dāng)端電壓降低到小于預(yù)先設(shè)定的過放電壓值時，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)光指示過放電，Ｊ２動作，其接點Ｊ２－１斷開，正常指示燈ＬＥＤ４熄滅。另一常閉接點Ｊ２－２（圖中未繪出）也斷開，切斷負載回路，避免蓄電池繼續(xù)放電。閉合Ｋ，蓄電池又充電。

太陽能控制器電路圖（二）

12V 20A 太陽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

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

太陽能控制器電路圖（三）

太陽能是使用越來越普及，太陽能控制器的工作原理是什么呢？太陽能控制器使用了單片機和專用軟件，實現(xiàn)了智能控制，利用蓄電池放電率特性修正的準確放電控制。

放電終了電壓是由放電率曲線修正的控制點，消除了單純的電壓控制過放的不準確性，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；

具有過充、過放、電子短路、過載保護、獨特的防反接保護等全自動控制;以上保護均不損壞任何部件，不燒保險；

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%，增加了用電時間;過放恢復(fù)的提升充電，正常的直充，浮充自動控制方式使系統(tǒng)由更長的使用壽命;同時具有高精度溫度補償；直觀的LED發(fā)光管指示當(dāng)前蓄電池狀態(tài)，讓用戶了解使用狀況；

所有控制全部采用工業(yè)級芯片（僅對帶I工業(yè)級控制器），能在寒冷、高溫、潮濕環(huán)境運行自如。同時使用了晶振定時控制，定時控制精確；取消了電位器調(diào)整控制設(shè)定點，而利用了E方存儲器記錄各工作控制點，使設(shè)置數(shù)字化，消除了因電位器震動偏位、溫漂等使控制點出現(xiàn)誤差降低準確性、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系統(tǒng)的工作狀態(tài)，并對蓄電池起到過充電保護、過放電保護的作用。在溫差較大的地方，合格的控制器還應(yīng)具備溫度補償?shù)墓δ?。其他附加功能如光控開關(guān)、時控開關(guān)都應(yīng)當(dāng)是控制器的可選項。

蓄電池

蓄電池的作用是在有光照時將太陽能電池板所發(fā)出的電能儲存起來，到需要的時候再釋放出來。太陽能蓄電池是‘蓄電池’在太陽能光伏發(fā)電中的應(yīng)用。國內(nèi)廣泛使用的太陽能蓄電池主要是：鉛酸免維護蓄電池和膠體蓄電池，這兩類蓄電池，因為其固有的“免”維護特性及對環(huán)境較少污染的特點，很適合用于性能可靠的太陽能電源系統(tǒng)，特別是無人值守的工作站。

逆變器

太陽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)鍵元件是太陽能電池。太陽能電池經(jīng)過串聯(lián)后進行封裝保護可形成大面積的太陽電池組件，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)點是較少受地域限制，因為陽光普照大地;光伏系統(tǒng)還具有安全可靠、無噪聲、低污染、無需消耗燃料和架設(shè)輸電線路即可就地發(fā)電供電及建設(shè)周期短的優(yōu)點。

光伏發(fā)電是根據(jù)光生伏特效應(yīng)原理，利用太陽能電池將太陽光能直接轉(zhuǎn)化為電能。不論是獨立使用還是并網(wǎng)發(fā)電，光伏發(fā)電系統(tǒng)主要由太陽能電池板（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、安裝維護簡便。理論上講，光伏發(fā)電技術(shù)可以用于任何需要電源的場合，上至航天器，下至家用電源，大到兆瓦級電站，小到玩具，光伏電源無處不在。太陽能光伏發(fā)電的最基本元件是太陽能電池（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)和計算器輔助電源等。

太陽能控制器電路圖（四）

12V太陽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組成欠電壓檢測電路，三極管Q1、Q2及電阻R3和繼電器組成欠電壓自動斷電控制、執(zhí)行電路。K1、K2分別為手動“關(guān)”、“開”機按鈕開關(guān)，PV+是太陽能電池板充電輸入正極接線端。負載最好用直流1 2V電子節(jié)能燈。

工作原理：

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

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

太陽能控制器電路圖（五）

用PIC12F675單片機制作的太陽能路燈控制器

PIC 12F675控制蓄電池的過充電、過放電，開、關(guān)路燈功能，定時點亮、天黑自動點亮、延時點亮、自動跟蹤點亮等功能，路燈點亮測試控制功能，LED指示功能等。

由蓄電池 BTl 、蓄電池過充電控制執(zhí)行場效應(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， R_GM1 光控自動開燈系統(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單片機提供工作電源，另一路經(jīng) FB 保險絲給蓄電池充電。單片機上電后，首先由 Rf 、 Cf組成的硬件電路進行復(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 U2⑦腳 GP0 上的分壓值，通過內(nèi)部 A/ D 轉(zhuǎn)換及軟件運算間接檢測、判斷蓄電池是否欠壓、過壓．若蓄電池發(fā)生過充電，則通過軟件控制U2 ②腳 GP5 輸出高電平，使 Q1導(dǎo)通．短路太陽能電池板、停止向蓄電池充電，同時點亮“過充電”指示燈 LED2；若未發(fā)生過充電，則 U2 ②腳 GP5輸出低電平，允許蓄電池充電。通過檢測 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，到了開路燈時間”，若到了預(yù)設(shè)的開燈點，則由軟件控制 u2 ③腳 GP4 輸出低電平，使 Q4截止、02 導(dǎo)通，點亮路燈。若不到開燈點，則程序返回，循環(huán)檢測上述諸參數(shù)。

K1 是手動開燈按鈕。按下 K1 ，路燈點亮。單片機通過檢測光敏電阻R_GM1上的分壓值，判斷是否“天黑”，若是天黑．則按設(shè)計要求點亮路燈，若否，單片機進入路燈控制器“測試”功能：2分鐘后路燈自動熄滅。