[發(fā)明專利]帶有最大功率跟蹤功能的太陽(yáng)能充電電源

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310640573.6
• 申請(qǐng)日: 2013-12-04
• 公開（公告）號(hào): CN103607022A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王金林;張文博;王莉;姜海;周陸;楊嘯宇;谷云龍;石慧
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津中環(huán)創(chuàng)新科技有限公司
• 主分類號(hào): H02J7/00
• 分類號(hào): H02J7/00;G05F1/67;H02H7/18
• 代理公司: 天津中環(huán)專利商標(biāo)代理有限公司 12105
• 代理人: 莫琪

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及綠色清潔能源，特別涉及一種帶有最大功率跟蹤功能的太陽(yáng)能充電電源，利用太陽(yáng)能作為能量來(lái)源，通過(guò)最大功率跟蹤技術(shù)把太陽(yáng)能電池產(chǎn)生的電能以化學(xué)能的方式儲(chǔ)存在充電電源內(nèi)置電池內(nèi)，輸出電路把儲(chǔ)存的化學(xué)能轉(zhuǎn)換為+5V/2.1A的電源輸出，供用戶給各種移動(dòng)設(shè)備充電使用。

背景技術(shù)

隨著移動(dòng)設(shè)備的日益增多，尤其是智能大屏幕移動(dòng)設(shè)備的廣泛使用，這些設(shè)備的電池續(xù)航能力越來(lái)越被人們所關(guān)注，于是充電電源便走進(jìn)了生活當(dāng)中。目前市面上充電電源的種類也是層出不窮，但是大部分都是以交流市電作為充電電源的能量來(lái)源。太陽(yáng)能作為清潔無(wú)污染能源，可謂是“取之不盡、用之不竭”，不受地域限制，全球任何地方都能夠方便的取得，本發(fā)明就是利用太陽(yáng)能來(lái)給充電電源蓄電，通過(guò)輸出電壓轉(zhuǎn)換電路提供給用戶需要的+5V/2.1A的電源輸出。由于太陽(yáng)能電池的輸出功率特性是非線性的，這就需要通過(guò)最大功率跟蹤技術(shù)來(lái)獲得太陽(yáng)能電池的最大功率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種帶有最大功率跟蹤功能的太陽(yáng)能充電電源的設(shè)計(jì)方案，本發(fā)明主要集中解決以下幾個(gè)方面的技術(shù)問(wèn)題。首先，實(shí)現(xiàn)在不同的光照情況，充電電源取得太陽(yáng)能電池的最大輸出功率；其次，盡量減小待機(jī)功耗，讓充電電源的續(xù)航更加持久；再次，有效地管理電池，防止過(guò)充和過(guò)放；最后，通過(guò)電量指示燈顯示充電電源剩余電量情況。

本發(fā)明是通過(guò)這樣的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：帶有最大功率跟蹤功能的太陽(yáng)能充電電源，其特征在于，充電電源電路包括CPU、最大功率跟蹤電路、電池管理電路、升壓電路和電量顯示電路；中央處理器CPU分別與最大功率跟蹤電路、電池管理電路、升壓電路和電量顯示電路連接；

???所述最大功率跟蹤電路由鋰電池充電管理芯片CN3065及其外圍電路構(gòu)成；

???通過(guò)最大功率跟蹤電路實(shí)現(xiàn)以下兩個(gè)功能：一是追蹤太陽(yáng)能電池的最大輸出功率；二是通過(guò)變換輸出一個(gè)穩(wěn)定的電壓值，提供給充電電源內(nèi)部電池蓄電；

???CPU通過(guò)接受鋰電池充電管理芯片CN3065輸入信號(hào)，經(jīng)過(guò)CPU程序控制來(lái)開關(guān)器件(MOSFET)的脈沖信號(hào)(頻率為80kHz)，由CPU程序中算法模塊進(jìn)行太陽(yáng)能最大功率跟蹤控制運(yùn)算，給出最終輸出的脈沖信號(hào)；?

???所述電池管理電路由S-8261ABMMD-G3MT2G鋰電保護(hù)芯片、RC振蕩電路和開關(guān)管FS8205A構(gòu)成；當(dāng)充電電源對(duì)外放電的時(shí)候，由S-8261ABMMD-G3MT2G鋰電保護(hù)芯片監(jiān)控電池電壓，電壓低于門限電壓的時(shí)候，關(guān)斷放電MOS管，終止放電，保護(hù)電池不深度放電，從而延長(zhǎng)電池使用壽命；

???所述升壓電路硬件由集成電路芯片SX1302、22uH電感、MOSFET及其驅(qū)動(dòng)電路、二極管和反饋?zhàn)枞萜骷?gòu)成。

???通過(guò)調(diào)整輸出脈沖寬度達(dá)到穩(wěn)定輸出5V電壓的目的，設(shè)計(jì)輸出電流達(dá)到2.1A；

???所述CPU為8位單片機(jī)HT46F47E；

???所述電量顯示電路由發(fā)光二極管、限流電阻和IO口構(gòu)成；電量顯示電路中的IO口與CPU連接；

???CPU程序包括前級(jí)輸入端的太陽(yáng)能最大功率跟蹤程序和后級(jí)的省電模式輸出程序；

????太陽(yáng)能電池的輸出電壓(U)和電流(I)隨光照強(qiáng)度的變化呈現(xiàn)出非線性，而太陽(yáng)能電池的輸出功率P=U*I,在同樣的光照情況下，輸出電壓較大的時(shí)候，輸出電流就很?。惠敵鲭娏鬏^大的時(shí)候，輸出電壓就很?。?/p>

????這兩個(gè)模式下都不能夠得到太陽(yáng)能電池的輸出最大功率(Pmax)，因此，需要CPU程序來(lái)控制太陽(yáng)能電池的實(shí)際工作電壓和電流，通過(guò)CPU的AD采樣和計(jì)算，利用內(nèi)部的硬件乘法器不斷的做乘法運(yùn)算，P(t)=U*I(t),通過(guò)調(diào)整輸出占空比，使得微分dP(t)/dt=0，也就找到了最大功率點(diǎn)，并且維持這一占空比因數(shù)，使太陽(yáng)能電池輸出最大功率。

所述CPU程序中的算法模塊進(jìn)行太陽(yáng)能最大功率跟蹤控制運(yùn)算過(guò)程，包括如下步驟：

P(t)=U*I(t)；

f(t)=P(t)；

設(shè)占空比為D，

若df(t)/dt>0；

則加大占空比D；

若df(t)/dt<0；

則減小占空比D；

若df(t)/dt=0；

則找到最大功率點(diǎn)，維持該占空比Dmax輸出。