[發明專利]獨立式光伏LED照明專用控制器SoC芯片

無效

• 申請號: 200910061080.0
• 申請日: 2009-03-11
• 公開（公告）號: CN101505565A
• 公開（公告）日: 2009-08-12
• 發明（設計）人: 鄒志革;鄒雪城;溫朝曄;雷鑑銘;陳曉飛;余國義
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H05B37/02
• 分類號: H05B37/02;H02J7/00;F21S9/03;F21V23/00;F21Y101/02
• 代理公司: 華中科技大學專利中心
• 代理人: 曹葆青

技術領域

本發明屬于集成電路領域，涉及高效能太陽能利用，具體涉及一種獨 立式光伏LED照明專用控制器SoC芯片，它適用于獨立式光伏LED照明 系統的高效能、低成本、高穩定性系、高智能化解決方案。

背景技術

太陽能具有取之不盡，用之不竭的特點，是當今可再生能源中發展速 度最快的能源之一，也是各國競相發展的重點。LED燈具有壽命長、效率 高、不產生熱量的眾多特點，越來越多地應用在照明領域，并呈現出取代 傳統照明光源的趨勢，廣泛應用于綠地照明、道路照明與交通指示、機場 跑道永久照明、廣告燈箱照明、城市造型景觀照明、家居照明及汽車照明 系統。

LED的工作電流是直流，且工作電壓較低。太陽電池將光能轉化為直 流電能，且太陽電池組件可以通過串并聯方式組合得到實際需要的電壓。 這些特點恰好與LED相匹配，兩者結合將無需任何的逆變裝置進行交、直 流轉換，將獲得很高的能源利用率、較高的安全性能和可靠性，實現節能、 環保、安全、高效能的照明系統，實現新能源開發與節能環保產品的完美 結合，能產生極高的社會效益和經濟效益。

目前，對于控制器的設計，國內外普遍的解決方案是使用多個集成電 路芯片通過板級電路互聯構成一個完整控制系統。這些集成電路芯片包括 單片機(MCU)芯片，ADC芯片，模擬開關電源轉換DC-DC芯片，模擬 開關電源LED恒流驅動芯片，實時時鐘芯片，溫度檢測芯片等。由于采用 芯片較多，所以成本居高不下，而且，由于所用芯片大多是通用芯片，芯 片的很多功能閑置，不僅造成資源浪費，而且各個芯片本身消耗功率較大， 降低了整個系統的效率。另外，系統復雜，可靠性不高。

發明內容

本發明的目的在于提供一種高效能、低成本并且高智能化的獨立式光 伏LED照明系統控制專用SoC芯片。

本發明所提供的獨立式光伏LED照明系統控制專用SoC芯片，其特征 在于：包括充電采樣電路、充電驅動電路、LED照明采樣電路、LED照明 驅動電路、控制模塊、溫度感測電路和保護電路；

充電采樣電路的輸入端分別與太陽能電池和蓄電池相連，其輸出端分 別與充電驅動電路和控制模塊相連；

充電驅動電路的輸入端分別與充電采樣電路和控制模塊相連，其輸出 端與充電部分功率變換電路相連；

LED照明采樣電路的輸入端分別蓄電池及LED電流采樣電阻相連，其 輸出端與LED照明驅動電路相連；

LED照明驅動電路的輸入端分別與LED照明采樣電路及控制模塊相 連，其輸出端與LED驅動部分功率變換電路相連；

溫度感測電路與控制模塊相連，將實時監測到的芯片溫度信號傳遞給 控制模塊；

保護電路的輸入端與充電驅動電路、LED照明驅動電路以及蓄電池中 的至少一個相連，其輸出端與控制模塊相連；

控制模塊分別接收充電采樣電路、溫度感測電路和保護電路傳遞的信 號，控制模塊對三種信號進行邏輯處理，控制充電驅動電路和LED照明驅 動電路的工作狀態。

作為本發明的改進，該芯片還包括最大功率點跟蹤電路，并在太陽能 電池的電流回路中串聯電阻；最大功率點跟蹤電路的輸入端分別太陽能電 池及串聯電阻相連，其輸出端與充電驅動電路相連。該芯片也可以包括依 次串接在蓄電池與充電驅動電路之間的蓄電池溫度檢測電路和浮充電壓溫 度補償電路。該芯片還可以包括LED亮度調節電路，LED亮度調節電路的 輸入端與控制模塊相連，其輸入端與LED照明驅動電路相連。控制模塊最 好采用為微控制器。

利用本發明所提供的SoC芯片構成的獨立式光伏LED照明系統功能如 下：

白天或者有光時，太陽能電池有較高電壓輸出，通過SoC芯片中的充 電采樣電路可以感知此時處于太陽能電池給蓄電池充電狀態。通過該充電 采樣電路，基于太陽能電池輸出電壓和蓄電池蓄電狀態，選擇合適的蓄電 池充電策略(通過蓄電池充電驅動電路來選擇合適的充電電流和充電電 壓)。為提高太陽能電池的充電效率，此處可通過監測太陽能輸出的最大功 率點，采用最大功率點跟蹤(MPPT)技術來實現輸出太陽能電池的最大功 率。該充電控制電路還可以監測蓄電池狀態，一旦蓄電池容量充滿，即刻 關閉充電電路。