详解太阳能充电控制器及其设计要点

详解太阳能充电控制器及其设计要点

众所周知，太阳能电池板有一个IV曲线，它表示该太阳能电池板的输出性能，分别代表着电流电压数值。两条线的交叉点表示的电压电流就是这块太阳能电池板的功率。不利的是，IV曲线会随辐照度、温度和使用年限而变化。辐照度是给定表面辐射事件的密度，一般以每平方厘米或每平方米的瓦特数表示。如果太阳能电池板没有机械式阳光追踪能力，一年中辐照度会随着太阳的移动变化约±23度。此外，每天从地平线到地平线太阳移动的辐照度变化，可导致输出功率在一整天的变化。为此，安森美半导体开发了一款太阳能电池控制器NCP1294，用来实现太阳能电池板的最大峰值功率点跟踪（MPPT），以最高能效为蓄电池充电。本文将介绍该器件的一些主要功能和应用时需要注意的问题。

增强型电压模式PWM控制器

NCP1294是一款固定频率电压模式PWM前馈控制器，包含电压模式运作所需的所有基本功能。作为支持降压、升压、降压-升压及反激等不同拓扑结构的充电控制器，NCP1294针对高频初级端控制操作进行了优化，具有逐脉冲限流及双向同步功能，支持功率最高达140 W 的太阳能板。这款器件提供的MPPT功能能够定位最大功率点，并实时根据环境条件来调节，使控制器保持接近最大功率点，从而从太阳能板析取最大的电量，提供最佳的能效。

此外，NCP1294还具有软启动、精确控制占空比限制、低于50 μA的启动电流、过压和欠压保护等功能。在太阳能应用中，NCP1294可以作为一种灵活的解决方案，用在模块级电源管理（MLPM）解决方案。基于NCP1294的参考设计最大功率点追踪误差小于5%，可以为串联或并联的四个电池充电。图1是NCP1294 120 W太阳能控制器框图。

图1：安森美半导体的NCP1294 120 W太阳能控制器框图

，该系统的核心是功率段，它必须承受12 V至60 V的输入电压，并产生12 V至36 V 的输出。由于输入电压范围覆盖了所需的输出电压，必须有一个降压-升压拓扑结构来支持应用。设计人员可以选择多种拓扑结构：SEPIC、非反相降压-升压。反激式、单开关正激、双开关正激、半桥、全桥或其他拓扑结构。

设计工作包括根据功率需求的增加隔离拓扑结构。电池充电状态的管理是由适当的充电算法完成的。太阳能电池板安装技师可以选择输出电压和电池充电速率。由于控制器要连接到太阳能电池板，它必须具有最大功率点跟踪，为最终客户提供高价值。控制器有两个正使能（Enable）电路，一个电路检测黑夜时间，另一个检测电池的充电状态，使外部电路不会使电池对损坏点放电。由于控制器将由不同程度经验的现场技术人员和新手安装，因此重要的是输入和输出必须有反向极性保护。另外，控制器和电池可能安装在过热或过冷的位置，控制器必须采用电池充电温度补偿。设计还应包括安全功能，如电池过压检测和太阳能电池板欠压检测。

动态MPPT工作原理

为了从功率可变的电源（即太阳能电池板）析取出最大的功率，太阳能控制器必须采用MPPT。MPPT必须首先找到最大功率点并及时调整环境条件，以保持控制器接近最大功率点。动态MPPT用在系统发生改变的情况下。由于每个开关周期都在发生变化，太阳能电池板汲取的功率也会在每个周期有明显的改变。动态MPPT利用太阳能电池板的电压骤降乘以每个开关

周期增加的电流，以确定将要产生的误差信号来调节占空比。动态响应可检测IV曲线的斜率，从而建立一个功率斜坡，从误差信号相交点建立一个代表占空比的功率。当斜坡变化斜率从正到负时该周期结束，。

图2：PWM稳压转换器的电压和电流

前馈电压模式控制

在传统电压模式控制中，斜坡信号有一个固定的上升和下降斜率。反馈信号仅来自输出电压。因此，电压模式控制线路稳压效果较差，且具有音频易感性。前馈电压模式控制源于斜坡信号输入线路。因此，斜坡的斜率随输入电压而变化。前馈功能也可以提供一个伏秒钳位，这就限制了输入电压和导通时间的最大乘积值。电路中的钳位电路，如正激和反激式转换器可用来防止变压器饱和。

NCP1294太阳能充电控制器应用设计流程

当选择太阳能控制器拓扑结构时，重要的是要了解转换器的基本操作及其局限性。选择的拓扑结构是非反相四开关非同步降压-升压拓扑结构。转换器利用来自NCP1294的控制信号运行，Q1和Q2同时导通为L1充电。四开关降压-升压拓扑结构，其中的电感器用来控制电压和电流。

图3：四开关降压-升压拓扑结构

四开关非反相降压-升压有两种操作模式，即降压模式和降压-升压模式。在降压模式下，转换器产生输入电压脉冲，它经过LC滤波来产生一个较低的直流输出电压。输出电压可以通过修改相对于开关周期或开关频率的导通时间来改变。

如果输出电压可能达到1％至89％，太阳能控制器即运行在降压模式。如果由于占空比的限制而无法达到该输出电压，它会切换到降压-升压模式，此时即可达到该输出电压。从89％到较低占空比的变化，。

图4：多个电池降压和升压模式之间的传递比

需要注意的是，当转换器模式从降压到降压-升压切换时，误差信号将需要一段时间来改变占空比。模式的瞬时变化将使降压-升压转换器试图在89％占空比进行切换，并试图转换至47%；这会导致转换器试图在失衡区（trade over region）输出130 V的结果。NCP1294通过脉冲电流限制器提供了一个脉冲，可以阻止转换器能量达到危险的程度，在占空比条件下实现缓和过渡。

补偿网络

要创建一个稳定的电源，误差放大器周围的补偿网络必须配合PWM发生器和功率级使用。

由于功率级设计的标准是根据应用设置的，补偿网络必须有正确的整体输出，以确保稳定性。NCP1294是一个电压模式电压前馈器件，因此需要一个采用输入电压修改斜坡的电压环路。功率级的输出电感和电容可形成一个双极点，环路必须为此进行补偿。

系统开启和电池电流消耗

正在创建的系统连接了两个有限源，将在一天的不同时间为负载供电，如果是在同一时间将不会供电，除了短暂时间。该系统并不完整，没有安装电池和太阳能电池板，因此，有利于电池负载和太阳能电池板源存在与否的检测。例如，如果没有连接电池，在提供电池电压时，它不会消耗太阳能电池板的能量。如果连接了太阳能电池板，为了寻找要连接的太阳能电池板，电池将被耗尽。检查太阳能电池板连接和电池连接的一个简单解决方案是使用低电流消耗比较器。

在白天时间系统对电池充电，而在夜间电池放电照亮定义的空间。虽然输入能量不能保证，但输出能量可在相当长的时间保持不变。如果一个系统的大小不合适，电池可能因放电而损坏。要防止电池损坏，必须用LED电路抑制操作，防止电池耗尽。

输入和输出电流的平衡

当构建一个理想的太阳能控制器时，控制器应保护电池或负载，同时从太阳能电池板提取最大的能量。不幸的是，在现实世界中顾客或安装人员可能会购买一个大型太阳能电池板和一个小电池。如果太阳能控制器是在峰值功率下充电，电池充电速度过快，会缩短电池寿命或可能发生爆炸。控制器应该做的是管理电池需求，根据太阳能电池板提供的峰值功率来平衡充电速度。因此，最大电池充电速率的设定和选择方案是需要确定如何限制系统的输出电流。电流的设定是通过NCP1294所提供3.3V基准和电阻分压器网络完成的。短接一个或多个转接口（header）将实现不同的电流限制值。

反极性保护

除了正常的太阳能电池板瞬态，还有四种不同的输入输出连接可能性。第一种情况，输入和输出连接正确，无需保护。第二种情况，输入电压反向连接。如果在这种情况下允许电流流过，那么所有输出二极管都可能损坏。

不过，在图5所示B或C的输入端串联一个二极管就可以保护所有器件。串联二极管的一个缺点是，它会连续耗散系统功率。如果反向极性保护二极管放在高电流系统中，损耗可能会很大。实施反极性保护的另一种方法是放置一个二极管，例如，当施加反向电压时它会使保险丝开路，。选择的保险丝可以是一个用户可更换或波利热熔断器。保险丝可以提供必要的保护，但可能导致不太好的用户体验。实现二极管反向极性保护的低损耗方式是使用MOSFET，当施加的电压极性正确时MOSFET导通，而在电压极性不正确时关闭。图5 E所示。

图5：反极性的输入端连接

在第三种情况下，输出是反极性连接，输入是正确连接，功率元件可能会损坏。由于源假定为铅酸电池，保护至关重要，因为损坏的元件可能消耗大量的能量。图5 B显示了防止反向输出电压的方法之一。

最后一种情况是输入和输出的连接都不正确。在这种情况下，如果设计人员实施了第二和第三种保护，输入和输出都将受到保护。设计人员不应忽略电压抑制器，它安装在瞬态电压的输入端，其极性可能正确或不正确。因此，重要的是要有双向瞬态抑制器，能够承受正常反极性电压而不会损坏。

电池充电

铅酸电池充电有三个阶段：恒流充电或大电流充电、吸收或恒压模式，以及浮充电。在大电流充电期间，电流保持恒定，这是由NCP1294脉冲电流限制和电流设置电路的脉冲完成的。除非最大功率点低于这个水平，电流都将保持在设计人员或用户设定的充电速率，此时将充电到最大功率点调整率。

OOV比较器

NCP1294配备了一个OOV比较器，可以监测输出电池电压，以确定是否反馈机制已损坏，或远程检测受到超过电池温度补偿的电池电压的影响。当断开OOV时系统关闭。比较器可用在系统输入或系统输出，但推荐用作输出的故障安全机制。当使用单电池系统时，可以使用18V的触发点（trip point）或基于充电状态设置触发点。如果使用浮动电压状态，需要设置15 V为触发电压。

OUV功能

NCP1294的欠压锁定功能（OUV）功能可监测转换器的输入电压，以确定是否输入电压水平会导致热问题。OUV可以独立监测输入电压，以确保输入电压在理想水平，从而提供最大输出功率。

OTP功能

由于太阳能控制器可能以不恰当的方式使用，建议对降压主开关的温度进行监测，以确定它是否超过了最高温度水平。如果主MOSFET的温度已超过了适当的水平，过温保护（OTP）可以抑制电流以减少系统功耗。

热管理

NCP1294是一个低功耗器件。一旦确定了IC功耗，设计人员可以计算出所需的热阻抗，以保持最差环境温度下指定的结温。太阳能控制器的热性能受PCB布局影响很大。在设计过程中应格外小心，以确保IC和电源开关在建议的环境条件下工作。任何电源设计都应进行适当的实验室测试，以确保在最差工作条件下设计所需的功耗。在测试过程中考虑的变量应包括最高环境温度、最小气流、最大输入电压、最大负载和元件变化（即最差情况下MOSFET 的RDSON）。

太阳能电池板

NCP1294评估板支持的太阳能电池板在5 W和120 W之间。这里考虑的是行业标准类型

的太阳能电池板。最常见类型的太阳能电池是晶体硅，它有两种主要类型：单晶硅和多晶硅。单晶硅能效最高，但生产也比较昂贵，通常仅限于商业和住宅应用。非晶太阳能电池板由涂覆在不锈钢或类似材料上的熔融硅薄膜构成。晶体结构非常脆弱，通常夹在两片玻璃之间，以利于保护。单晶硅的效率为18％，多晶硅为15％，非晶态为10％。

图6：太阳能控制器电路板

利用这个功能丰富而灵活的解决方案，工程师可以根据不同太阳能电池板的要求开发出适用的产品，让最终用户享用到先进半导体技术带来的便利和更好的使用体验。

太阳能控制器使用说明书

一、技术参数 工作压力：220V～50Hz 工作环境：-10°～40℃空载功率：4W 温度显示：00℃～99℃测温精度：±2℃ 水位显示：25 50 80 100 漏电动作电流：10mA0.1s 控制增压泵功率：500W 控制电热带功率：500W 控制电加热功率：1500W（可定制3000（）w）电磁阀：12V- 工作水压0.02～0.8Mpa （可选装低压阀，工作水压0.01～0.4Mpa） 外形尺寸：1.86×116×42（mm） 二、使用方法 安装完毕，接通电源，控制器开始自检，所有图文符号全亮，并发出蜂鸣提示音，自检结束后显示热水器水箱的水温与水位，如水位低于25，水温≤95℃，自动上水至设置水位。控制器按照出厂设定的参数自动运行。控制器五种模式：智能模式、定时模式、恒温模式、恒水位模式、温控模式。 1、智能模式（出厂设置模式） 4：00启动上水至50水位，5：0C启动加热至50℃，保证早晨起床后的洗漱用水：9：00上水至1 00水位，16：00启动加热至60℃，保证晚上有60℃的水供用户使用；若15：00低于80水位，则再补水至80水位。 2、定时模式 若智能模式不能满足您的需求，持续按“上水”键3秒钟启动定时上水模式，持续按“加热”键3秒钟启动定时加热模式，只能模式关闭。 定时模式出厂参数如下： 第一次定时上水时间为“09：00”，第二次、第三次定时上水时间设置为“一一”。三次上水

设置水位均为“100水位”。“一一”代表该功能未启动（下同）。 第一次定时加热启动时间为16：00，第二次、第三次定时加热启动时间设置为“一一”。 三次定时加热终止温度均为“60℃”。 如果定时模式出厂参数不能满足您的需求，您可以根据您的需求一次作如下设置，设置期间如10秒钟没有按键动作则自动退出，所修改的容自动保存。 2-1定时上水时间和水位设置 持续按“上水”键3秒钟，“定时上水”亮，此时智能模式关闭，蜂鸣提示一声。 2.1.1第一次定时上水时间和水位设置：屏幕显示“定时上水、F1”亮，“09”闪烁（09：F1表示第一次定时上水时间为9：00）。然后按V键在00：00-23：00、一一围设置第一次定时上水时间。继续按“SET”键，此时“定时上水、XX：F1”亮，“水位”闪烁，按V键在50-100围设置第一次定时上水停水水位。 2.1.2第二次定时上水时间和水位设置：继续按SET键，此时“定时上水、F2”亮，“一一”闪烁。然后按SET键，此时定时上水、xx：F2亮，水位闪烁，按V键在50-100围设置第二次定时上水停水水位。 2.1.3第三次定时上水时间和水位设置：继续按SET键，此时“定时上水、F2”亮，“一一”闪烁。然后按SET键，此时定时上水、xx：F2亮，水位闪烁，按V键在50-100围设置第三次定时上水停水水位。 2.2定时加热启动时间和加热终止温度设置 持续按“加热”键3秒，“定时加热”亮，此时智能模式关闭，蜂鸣提示一声。 2.2.1第一次定时加热启动时间和加热终止温度设置：屏幕显示定时加热、F1亮，1.6闪烁（16：F1表示第一次定时加热时间为16：00）.然后按V键在00：00-23：00、一一围设置第一次定时加热时间。继续按SET键，此时定时加热、XX：F1亮。60℃闪烁，按V键在40℃-60℃围

太阳能电池充电控制器电路图

太阳能电池充电控制器电路图(含原理说明) 采用专用蓄电池充电管理芯片UC3906设计太阳能充电控制器，经过实验室调试，其各项性能达到要求。控制器由切换电路、充电电路、放电电路三部分组成(见附图)。下面分别介绍其各个组成部分。 切换电路：太阳能电池接在常闭触点，继电器线圈受三极管Q2控制，当太阳能电池受光照时，Q1导通而02截止，使得继电器线圈绝大部分时间不耗电。在太阳能电池不受光照时，Q1截止而Q2导通，交流电经常开触点送出。 充电电路：由UC33906和一些附属元件共同组成了"双电平浮充充电器"。太阳电池的输入电压加入后．利用电阻R，检测出电流的大小，再利用R2、R3、R4、R5、R6检测蓄电池的工作参数，经过内部电路分忻．进而通过Q3对输出电压、电流进行控制。Rs取值为0.025Ω，充电电流最大为10A，根据蓄电池的容量大小．可改变R，以改变充电电流。 在恒流快速充电状态下，充电器输出恒定的充电电流Imax，同时充电器监视电池两端电压，当电池电压达到转换电压V12时，电池的电量已恢复到容量的70％～90％，，充电器转入过充电状态，在此状态下，充电器输出电压升高到V。。由于充电器输出电压恒定不变．所以充电电流连续下降．当充电电流下降到Io ct 时，电池容量已达到额定容量的100％，充电器输出电压下降到较低的浮充电压Vf蓄电池进入浮充状态。此时U C3906的⑩脚输出高电平，LM2903的①脚输出低电平，发光二极管发光，指示蓄电池已充足电。图中的电路还具有涓流充电的功能，涓流充电的电流值为It,R2为涓流充电的限流电阻。 放电电路：用LM2903接成双迟滞电压比较器，可使电路在比较电压的临界点附近不会产生振荡。R10、R Pl、RP2、LJ2B、Q4、Q5和K2组成过放电压检测比较控制电路。电位器RPl、RP2起设定过放电压的作用。可调三端稳压器LM317给LM2903提供稳定的8V工作电压。 当蓄电池端电压大于预先设定的过放电压值时，U2B的⑥脚电位高于⑤脚电位，⑦脚输出低电位使04截止，Q5导通，K2动作，其常开触点闭合，LED2发光指示负载工作正常；蓄电池对负载放电时端电压会逐渐降低，当端电压降低到小于预先设定的过放电址值时。U2B的⑥脚电位低于⑤脚电位，⑦脚输出高电位使Q 4导通，Q5截止，K2释放，LED2熄灭，指示过放电。该控制器能有效地防止蓄电池过充、过放、过流，可满足了太阳能充电控制器的需要。

基于单片机的太阳能充电器

本科生毕业设计便携式太阳能充电器 2013 年04 月

独创性声明 本人郑重声明：所呈交的毕业设计是本人在指导老师指导下取得的研究成果。除了文中特别加以注释和致谢的地方外，设计中不包含其他人已经发表的研究成果。与本研究成果相关的所有人所做出的任何贡献均已在设计中作了明确的说明并表示了谢意。 签名： 年月日 授权声明 本人完全了解许昌学院有关保留、使用本科生毕业设计的规定，即：有权保留并向国家有关部门或机构送交毕业设计的复印件和磁盘，允许毕业设计被查阅和借阅。本人授权许昌学院可以将毕业设计的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编设计。 本人设计中有原创性数据需要保密的部分为（如没有，请填写“无”）： 学生签名： 年月日 指导教师签名： 年月日

便携式太阳能充电器 摘要 16到20世纪，随着工业革命的兴起，科学技术的不断发展，人们对自然界中化石能源的索取速度越来越快、数量越来越多。与此同时，化石能源的燃烧对于自然界的生态环境造成了难以弥补的破坏。作为可再生能源，太阳能有着广阔的应用前景，可以成为移动设备供电的有吸引力的能源。当我们外出或旅游时，常常因为手机没电所带来的麻烦而苦恼，但又不能及时找到可以充电的场所，影响了手机的正常使用。为了解决这一问题，本毕业设计介绍一种便携式的太阳能手机充电器，利用单片机控制，实现对移动设备充放电的自由与智能控制。与常规的充电器相比，太阳能充电器必将因为便携式而得到长远的发展。 关键词：能源；太阳能；电池；单片机；便携式

Portable Solar Charger based on Microcontroller Abstract From 16 to 20 century, with the rise of industrial revolution and continuous development of science and technology, people demand a large quantity of fossil energy with increasing speed. At the same time, the burning of fossil energy has caused irreparable damage to the environment. As a renewable energy, solar energy enjoys broad application prospect. Solar power is attractive, because it supplies power for portable devices. When we go out or travel, we are often bothered by the failing power of cellphone. And we can’t find places to charge in time, which affects the normal use of mobile phone. In order to solve this problem, this thesis will introduce a type of portable solar mobile charger, using single-chip microcomputer so that the charge and discharge of mobile devices can be freely and intelligently controlled. Compared with the conventional charger, solar energy charger will definitly have a long-term development for its portable type. Key words: energy;solar energy;battery;intelligent;portable

水位自动控制器的设计说明

电子科技大学 毕业实践报告 报告题目：水位自动控制器的设计 学习中心（或办学单位）：电子科技大学函授站 指导老师：孔繁镍职称：副教授 学生：宁彤天学号: C 专业：电子信息工程技术 2012年04月01日

电子科技大学

目录 第一章摘要 (02) 第二章介绍主要元件 C D4011 (03) 一.C D4011芯片功能图……………………………………0 3 二.CD4011部保护网络部图 (03) 三.CD4011逻辑图 (04) 四．C D4011引脚图................................................0 5 第三章设计方案与电路工作原理 (06) 第一节水位自动控制电路原理 (06) 第二节电源电路工作原理 (07) 第三节水泵开关电路 (08) 第四章调试与安装 (09)

第一节安装 (09) 第二节调试 (09) 第五章元器件清单 (10) 第六章总结 (11) 第七章参考文献 (12) 水位自动控制器的设计 第一章摘要 本水位自动控制器的设计是为了解决在一些农村，普遍使用井水作为日常生活用水，与之相配套的还在屋顶装有水箱，通过水泵将井水抽到高处的水箱中储存起来，平时就用水箱中的水，从而达到如同城市中的自来水一样方便的效果。在使用中经常会将水箱中的水用干后才知道水箱中已没水了，此时才去合上水泵电源向水箱中供水，整个过程都需要人工参与，非常麻烦，有时还会一时疏忽而使水箱中的水满溢，弄得整个屋子都是水。利用本文介绍的这款水箱水位自动控制器，能够实现如下功能：水箱中的水位低于预定的水位时，自动启动水泵抽水；而当水箱中的水位达到预定的高水位时，使水泵停止抽水，始终保持水箱中有一定的水，既不会干，也不会溢，非常的实用而且方便。 本电路包括水位检测电路，水位围测量电路，水泵开关电路，指示电路和电源电路

基于单片机的太阳能路灯控制器设计毕业设计(论文)

安徽工程大学机电学院毕业设计（论文） 毕业设计论文 基于单片机的太阳能路灯控制器设计 摘要 本论文主要完成对光伏电源LED照明控制系统进行优化设计和研究，以使系统达到稳定、操作方便、节能环保的要求。太阳能路灯智能控制器以AT89C52单片机为核心，主要由六个部分组成：太阳能电池板、蓄电池、负载（LED路灯）、控制器、测量电路、充电电路、放电/负载驱动电路。本课题的主要研究内容有：针对现有独立运行的太阳能路灯控制器的特点，实现多点控制蓄电池剩余荷电容量（SOC）控制和脉宽调制信号（PWM）来驱动太阳能LED路灯控制器的硬件设计和软件程序设计。 首先对太阳能路灯基本模块组成、基本功能及发展现状进行了阐述，并根据蓄电池剩余荷电容量（SOC）的数学模型和剩余荷电容量（SOC）与蓄电池的使用寿命的关系提出了单片机系统改进的控制方案，并根据实际需要提出用脉宽调制信号（PWM）来驱动和调节白光LED，可使白光LED工作于发射最纯净白光。半导体PN结技术的太阳能光伏发电技术与发光二极管(LED)照明技术，都有着环保、节能、长寿命和安全的特点。对这两项技术的高效结合进行优化研究，符合我国目前节能，环保及可持续性发展的目标。 总之，随着城市规模的不断扩大，现有的路灯技术不能达到环保节能的要求，本文采用多点控制蓄电池剩余荷电容量（SOC）控制和脉宽调制信号（PWM）来驱动太阳能LED路灯控制器的硬件设计和源程序设计，能有效解决LED太阳能路灯的不足。因此，本课题设计对我国LED路灯节能环保的发展有很大的现实意义。 关键词：光伏发电；剩余荷电容量；脉宽调制信号；控制系统

基于单片机的太阳能路灯控制器设计 II

太阳能充电控制器原理图之经典

● ZigBee Module产品，已经通过各种EMC/EMI测试，可以直接嵌入现有产品中使用。产品特色: 2.4GHz IEEE802.15.4 compliant / 2.7 - 3.6V operation / Sleep current (with active sleep timer) < 14?A / 0dBm power with on board antenna / Receiver sensitivity -90dBm / TX current < 45mA / RX current < 50mA / Modul e size 18x30mm ● Jennic的JN5121芯片: 全集成单芯片ZigBee解决方案ZigBee是最新的基于I EEE802.15.4规范的超低功耗，低速率（250Kbps），短距离（<100米）无线网络通信技术。ZigBee技术最大优势就是超低功耗，3节AA电池可以连续工作2年！固有的数据安全特性以及非常灵活的组网能力。目前主要应用市场包括：工业无线传感器网络/ 智能无线家庭监控网络/ 个人健康监护产品/ 汽车电子安 全报警产品 ● Jennic的JN5121是目前市场上唯一一颗开始大量出货的全集成单芯片ZigBee 解决方案。单个芯片即可以构成标准的ZigBee终端产品，因此可以在很大程度上降低产品成本，并缩短新产品的上市时间。JN5121主要特性：全集成﹑单芯片/ 2.4GHz兼容IEEE802.15.4规范/ 内建128位AES安全协处理器/ 内建高效的电源管理器/ 内建32位RISC处理器/ 内建96K RAM静态存储器/ 内建64K ROM程序存储器/ 内建4路12bit ADC，2路11bit DAC，2个比较器，1个温度传感器/ 内建3个系统Timer和2个用户Timer / 内建2个UART端口/ 内建1个SPI接口，带有5个片选线/ 内建1个2线串行接口，兼容SM-B US和I2C规范/ 内建21个通用I/O口/ 8 X 8 mm 56PIN的QFN封装. ● 借助Jennic的JN5121-EK000评估板开发套件，协议栈以及完整的ZigBee SD K软件开发包，您可以在短时间内构建出符合IEEE802.15.4以及ZigBee规范的无 线产品。 LMP2231 是一枚专为电池供电应用而设计的单路微功率高精度放大器。器件的1.8V 至5.0V 保证电源电压范围和仅仅18μW的静态功耗能够为便摈电池工作系统延长电池的寿命。LMP2231 是LMP高精度放大器家族的其中一员。器件当中的高阻抗CMOS输入令到它成为精密仪器和其它传感器接口应用上的最理想 选择。 LMP2231 的最大失调电压为150 μV，而其最大的失调电压漂移和偏置电流分别只仅有0.4 μV/°C和±20 fA。这些精密的规格皆使到LMP2231 有利于维持系统的 准确度和长期稳定性。 LMP2231 拥有一个轨到轨输出，其从电源电压的摇摆幅度为15 mV，从而增加了系统的动态范围。这样，器件的共模输入电压范围便可进一步扩展到负电源以下的200mV，因而令到LMP2231 适合使用在设有接地传感的单路电源应用中。

毕业设计-太阳能手机充电器

目录 摘要 (1) 一、设计题目与要求 (2) 1、设计题目 (2) 2、设计要求 (2) 二、设计思路及框架图 (2) 三、设计原理图 (3) 四、各部分电路介绍 (3) 1、光电转换电路 (3) 2、稳压电路 (4) 3、充电和指示部分 (5) 4、过充保护电路 (9) 五、元器件的选择 (9) 1、太阳能电池的介绍与选择 (9) 2、三端集成稳压器的原理与选用 (13) 六、谢辞 (17) 七、参考文献 (22) 八、附录 (18)

摘要 手机作为信息社会的一种通用商品，如今在世界范围内得到广泛的普及，而作为手机能源的提供者—电池的储能总是十分有限，几乎所有的用户都曾遇到过外出或通话过程中电池耗尽的尴尬，尤其是对于经常在野外作业的用户来说，在远离市电的环境下，电池的耗尽为我们的通信带来极大的不便，而太阳能作为一种可再生能源逐步在各个领域得到广泛应用。太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源，也是清洁能源，不产生任何的环境污染。若能以太阳能电池组件为基础，设计出成本低廉的太阳能手机充电器，直接完成太阳能辐射到电能转换，必然会为个人移动通信带来极大的方便。 本设计主要完成了具有不同于目前市场销售的同类产品的太阳能手机充电器的设计工作。该设计电路包括光电转换电路、稳压电路、充电和显示电路、过充保护电路。该充电器工作稳定、可靠，使用灵活。太阳能作为一种没有任何污染的、易取的绿色能源若能应用到消费类产品中，对于改善地球的整体的能源状况和环境有着非常重要的意义. 关键词：光电传感器、稳压电路、充电显示电路、过充保护电路

一、设计题目与要求 1、设计题目 太阳能手机充电器的设计与制作 2、设计要求 本设计的主要设计内容： 太阳能极板的设计、充电控制电路的设计、电压电流控制与显示电路 二、设计思路及框架图 此太阳能手机充电器设计中是利用光生伏特效应将光能转换成电能，其电能通过稳压器可直接给手几电池充电，也可将电能储存于蓄电池，在无太阳光时对手机充电。其基本框图如下： 图2-1 设计框图

基于单片机的水位控制器设计

分数： 评语： 专业综合实验报告 (Part Ⅰ) 题目：基于单片机的水位控制器设计 学生姓名： 学号： 指导教师： 二○一六年一月

目录 1 绪论 (1) 1.1 实验课题来源与背景 (1) 1.1.1 课题来源 (1) 1.1.2 课题背景 (1) 1.2 实验内容 (1) 1.3 实验目的和要求 (2) 1.3.1 实验目的 (2) 1.3.2 基本要求 (2) 1.4 实验所需相关知识 (2) 1.4.1 水箱水位自动控制系统 (2) 1.4.2 AT89C51单片机（控制器） (3) 2 系统设计流程 (4) 2.1 设计内容及要求 (4) 2.2 系统设计方案流程图 (4) 2.3 Proteus生成PCB具体操作流程 (5) 3 原理图设计 (5) 3.1 Proteus概述 (5) 3.2 电路原理图所用元器件介绍 (7) 3.2.1 水位检测传感器 (7) 3.2.2 复位电路的设计 (7) 3.2.3 光报警电路的设计 (8) 3.2.4 泵的简介及泵的相关参数 (8) 4 设计原理和电路图 (9) 4.1 设计原理 (9) 4.1.1水位控制原理 (9) 4.1.2 系统结构图 (10) 4.1.3 控制方案说明 (10) 4.1.4 元件清单 (11) 4.1.5 电路原理图 (11) 4.2 PCB 板图 (11) 5 实验总结 (11) 附录Ⅰ：实验电路原理图 (13) 附录Ⅱ：PCB图 (14) 附录三：三维视图 (15)

1 绪论 1.1 实验课题来源与背景 1.1.1 课题来源 在武汉大学动力与机械学院自动化系本科生的教学课程中，安排学生学习了《自动控制理论》、《智能化仪器仪表原理与应用》等课程，学生已初步掌握了单片机的基本原理以及水位控制的系统。在此基础上，为增强学生的自主动手操作与实际解决问题的能力，将学到的知识与实践相结合，故将学生专业综合实验课题定为“基于单片机的水位控制器设计”。 1.1.2 课题背景 在生产领域中，实现水位自动检测和控制是工业过程控制的一项关键技术，对于提高工业过程控制的自动化水平有着重要的意义。在生活领域中，供水方式过去一般是通过人工来实现控制，容易造成对水资源的浪费，所以现在人们越来越关注水资源的问题。 目前，水位控制系统是受到广泛应用的供水系统，水位控制可以有多种实现方法，如机械控制、逻辑电路控制、机电控制、传感器控制等，但传统的控制方式存在控制精度低、能耗大、不能实现连续控制和跟踪水位的特点，采用单片机对水位进行控制，不仅具有控制方便、简单和灵活性大等优点，而且可以大幅提高被控水位的技术指标，从而大大提高控制的效果，更加符合人们的预期。 1.2 实验内容 针对水箱水位自动控制系统，要求设计一个基于单片机的控制器，其完成过程需要以下步骤： 1、学习水箱水位自动控制系统的工作过程，了解控制器所需的功能及要求。 2、学习单片机的各部件的工作原理和工作过程。 3、学习Proteus 的使用方法。 4、参考AT89C51单片机开发板设计水位控制器，并利用 Proteus绘制电路

太阳能说明书

太阳能热水系统智能控制器安装使用说明书

太阳能热水系统智能控制器安装使用说明书非常感谢您选用CA3型工程控制器，该款工程控制器主要用于联集管式太阳能热水工程。请您在安装系统前详细阅读本说明书。 目录 一、安全指导及安全规则 ----------------------------------------------------- 3 二、主要技术指标 -------------------------------------------------------------- 3 三、控制系统安装 -------------------------------------------------------------- 4 四、主要功能 -------------------------------------------------------------------- 5 五、用户操作界面 -------------------------------------------------------------- 6 六、故障显示及处理 --------------------------------------------------------- 10 七、水位传感器安装及高水位设定 --------------------------------------- 10

一、安全指导及安全规则 在安装及使用设备前，请详细阅读以下所列的安全规则和警告。 本设备有危险电压，并控制危险的旋转机件。请按本说明书的规定进行操作。 只有合格的专业人员允许操作本设备。并且在使用之前，需要熟悉本手册中所有的安全说明和安装操作方法。 设备需要安全的供电电源，且设备必须接地。 禁止将本设备安装在有震动、电磁干扰、潮湿或污染的环境中，如粉尘及腐蚀性气体。 本设备只能按制造商规定的用途使用，未授权的修改或使用非本制造商所出售或推荐的零配件会引起对设备的破坏。 所有接线必须按本说明书给出的电路图进行接线，接线错误会导致设备本身及可能的被控制系统的损坏。 所有对设备内部控制电路的调整或更改必须与我公司协商，否则我公司不承担任何可能的后果。 二、主要技术指标 1、输入电源：200～250V/50HZ 2、设备无负载时功耗：< 6W 3、测温范围：0～99℃ 4、测温精度：±1℃ 5、水位分档：六档 6、外接负载最大总功率：6KW 7、外接电磁阀E1电压及最大功率：220V/50HZ，1.5KW 8、外接循环泵P1电压及最大功率：220V/50HZ，1.5KW 9、外接循环泵P2电压及最大功率：220V/50HZ，1.5KW 10、外接电加热H1电压及最大功率：220V/50HZ，1.5KW 11、漏电动作电流：30mA/0.1S 12、外形尺寸：600 mm×500 mm×200mm 13、安装地点：室内 14、安装允许环境温度：>0℃ 15、安装允许环境湿度：<85%

太阳能充电控制器及逆变器设计

摘要 太阳能光伏发电现已成为新能源和可再生能源的重要组成部分，也被认为是当前世界最有发展前景的新能源技术。目前太阳能光伏发电装置已广泛应用于通讯，交通，电力等各个方面，其核心部分就是充电控制器。 在总体方案的指导下，本设计使用低功耗、高性能，超强抗干扰的STC89C52单片机作为核心器件对整个电路进行控制。系统硬件电路由太阳能电池充放电电路，电压采集和显示电路，单片机控制电路和RS232串口通信电路组成，主要实现对蓄电池电压的采集和显示。软件部分依据PWM（Pulse Width Modulation）脉宽调制控制策略，编制程序使单片机输出PWM控制信号，通过控制光电耦合器通断进而控制MOSFET管开启和关闭，达到控制蓄电池充放电的目的，同时按照功能要求实现了对蓄电池过充、过放保护和短路保护。实验表明，该控制器性能优良，可靠性高，可以时刻监视太阳能电池板和蓄电池状态，实现控制蓄电池最优充放电，达到延长蓄电池的使用寿命。 关键词：充电控制器太阳能光伏发电PWM脉宽调制

Abstract Solar photovoltaic power generation has become an important part of new energy and renewable energy, it is considered the current world's most promising new energy technologies. At present solar photovoltaic device has been widely used in communications, transport, electricity and other aspects, the core part is the charge controller. Under the guidance of the overall program, the design uses low-power, high performance, super anti-jamming STC89C52 microcontroller as a core device to control the entire circuit. Hardware circuit consists of a solar battery charging and discharging circuit, voltage acquisition and display circuit, the MCU control circuit and RS232 serial communication circuit, the main achievement of the acquisition and display battery voltage. Software is based in part on PWM (Pulse Width Modulation) pulse width modulation control strategy, programming the microcontroller output PWM control signal, by controlling the photocoupler on-off the control MOSFET opening and closing, to control battery charging and discharging purposes, and in accordance with the functional requirements implemented the battery over charge, over discharge protection and short circuit protection. Experiments show that the controller performance, high reliability, can always monitor the state of solar panels and batteries to achieve optimal control of battery charge and discharge, to prolong battery life. Keywords:charge controller, solar photovoltaic, PWM pulse width modulation

基于单片机太阳能充电器设计

山东交通学院 课程设计报告 课题名称基于单片机的太阳能充电器的设计学生姓名傅传银唐飞翔 学号140818108 140818110 专业电子信息工程（信职141） 指导教师张波 2016年06月26日

1 绪论 1.1 本课题研究背景及现状 当代社会随着一些不可再生资源如煤炭，石油等日益减少，使得各国社会经济越来越受能源问题的约制，因此许多国家开始逐渐的实行“阳光计划”，开发洁净的能源如太阳能，用以成为本国经济发展的新动力。 首先让我们想到的是太阳能电池，因为它不会消耗水，燃料等物质，并且不会释放任何对环境有污染的气体，是直接通过太阳光与材料的相互作用释放出电能，这种无污染资源对环境的保护有着相当重要的意义[1]。由于无公害的作用，目前世界太阳能电池产业已经出具规模，1995年到2004年的十年内平均年增长率达到30%以上。随着新型太阳能电池的涌现，以及传统硅电池的不断革新，新的概念已经开始在太阳能电池技术中显现，从某种意义上讲，预示着太阳能电池技术的发展趋势[2]。世界各国对光伏发电也越来越重视，目前全世界已超过一百个国家使用光伏发电系统，其中以欧洲为代表的发达国家为主，占总市场的80.1%,早在09年的时候，世界各国总的光伏新加装机容量接近800万千瓦，截至当年低，世界光伏装机容量总共接近2700万千瓦[3]。随着并网光伏发电市场的迅速发展，让它受到了世界各地的关注。 目前，太阳能电池的应用已经逐渐广泛得到推广，众所周知，沙漠地区由于气温特别高，因此最具有大规模开发太阳能的潜力，这使得沙漠等偏远地区对其的使用更加方便，并且能减低甚至节省昂贵的输电线路，从长远发展状况来看，随着改善太阳能电池制造技术和新的光 - 电转换装置发明，国家环保和清洁能源，光伏发电系统和太阳能发电的巨大需求恢复将继续利用太阳辐射能比较实用方法，这可以为人类以后能使用太阳能提供了广阔的开辟前景[4]。 当代社会太阳能手机充电器得到了一定的使用，它具有运用方便，环保，节能，格外使用于应急场合，高效率充电，性价比较高，让大家无论身处何处，都不会受到手机没电的困扰[5]。借此太阳能手机充电器的众多优点，因此提出本课题。 1.2 课题设计思想 基于单片机的太阳能充电器的设计是本次探导的课题。首先，由于太阳能电池板的电压会随太阳光的强度波动，强烈的太阳光的太阳能电池板的电压是高的数，当太阳光弱的强度，所述太阳能电池板的输出电压低时，从太阳能电池板的输出到稳定的

太阳能控制器毕业设计论文

毕业论文 题目：太阳能充电器控制设计 学院：新能源工程学院 专业名称：光伏材料加工与应用

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。聞創沟燴鐺險爱氇谴净。

作者签名：日期：

学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。 作者签名：日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。酽锕极額閉镇桧猪訣锥。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名：日期：年月日 导师签名：日期：年月日

太阳能热水器控制仪使用说明书

太阳能热水器控制仪使用 说明书 The following text is amended on 12 November 2020.

太阳能热水器控制仪使用说明书 太阳能热水器使用说明，一般情况下也就是说的太阳能热水器控制仪的使用方法，在这里我们拿最常用的西子控制仪说明书，为大家讲解一下使用方法,希望对大家在使用过程中减少一些疑难问题，方便大家使用。 TMC至尊全天候测控仪使用说明书 【主要技术指标】 1.使用电源：220VAC 功耗：<5W 2.测温精度：±2℃ 3.测温范围：0-99℃ 4.控温精度：±2℃ 5.水位分档：五档环形显示 6.可控水泵或电热带功率：≤500W 7.可控电加热功率：≤1500W 可选：3000W 8.漏电动作电流：≤10mA/ 9.电磁阀参数：直流DC12V，可选用有压阀或无压阀 有压阀工作压力：～

无压阀工作压力：，适用于水箱供水或低压供水 10.广域亮彩显示屏低功耗：< 【主要功能】 1.北京时间：实时显示北京时间 2.水位预置：可预置加水水位50、80、100% 3.水温预置：可预置加热温度范围：30℃-80℃，定时加热若不需要启动电加热，可预置为00℃ 4.水温指示：显示太阳能热水器内部实际水温 5.水位指示：显示太阳能热水器内部所存水量 6.缺水提示：当水位从高变低，出现缺水状态时，蜂鸣报警，同时20%水位闪烁 7.缺水上水：当水位从高变低，出现缺水状态时，延时30分钟自动上水至预置水位 8.手动控制：可手动启动上水、加热，在操作时首先显示预置的水位或水温，用户可利用▲、▼键调整预置参数，确认后，启动上水、加热，也可手动关闭。启动加热时水位若低于50%，则先启动上水再加热。正在加热时水位低于50%自动关闭加热，保护电加热管。启动手动上水时，若实际水位大于等于预置水位时，测控仪自动上调预置水位，以保证用户上水需求，启动手动加热时，若实际水温大于等于预

NCP1294太阳能充电控制器及其设计要点

NCP1294太阳能充电控制器及其设计要点 NCP1294太阳能充电控制器及其设计要点 中心议题：增强型电压模式PWM控制器NCP1294 动态MPPT工作原理前馈电压模式控制NCP1294太阳能充电控制器应用设计流程 众所周知，太阳能电池板有一个IV曲线，它表示该太阳能电池板的输出性能，分别代表着电流电压数值。两条线的交叉点表示的电压电流就是这块太阳能电池板的功率。不利的是，IV曲线会随辐照度、温度和使用年限而变化。辐照度是给定表面辐射事件的密度，一般以每平方厘米或每平方米的瓦特数表示。如果太阳能电池板没有机械式阳光追踪能力，一年中辐照度会随着太阳的移动变化约±23度。此外，每天从地平线到地平线太阳移动的辐照度变化，可导致输出功率在一整天的变化。为此，安森美半导体开发了一款太阳能电池控制器NCP1294，用来实现太阳能电池板的最大峰值功率点跟踪（MPPT），以最高能效为蓄电池充电。本文将介绍该器件的一些主要功能和应用时需要注意的问题。增强型电压模式PWM控制器NCP1294是一款固定频率电压模式PWM 前馈控制器，包含电压模式运作所需的所有基本功能。作为支持降压、升压、降压-升压及反激等不同拓扑结构的充电控制器，NCP1294针对高频初级端控制操作进行了优化，具有

逐脉冲限流及双向同步功能，支持功率最高达140 W的太阳能板。这款器件提供的MPPT功能能够定位最大功率点，并实时根据环境条件来调节，使控制器保持接近最大功率点，从而从太阳能板析取最大的电量，提供最佳的能效。此外，NCP1294还具有软启动、精确控制占空比限制、低于50 μA的启动电流、过压和欠压保护等功能。在太阳能应用中，NCP1294可以作为一种灵活的解决方案，用在模块级电源管理（MLPM）解决方案。基于NCP1294的参考设计最大功率点追踪误差小于5%，可以为串联或并联的四个电池充电。图1是NCP1294 120 W太阳能控制器框图。 图1：安森美半导体的NCP1294 120 W太阳能控制器框图 如图1所示，该系统的核心是功率段，它必须承受12 V至60 V的输入电压，并产生12 V至36 V的输出。由于输入电压范围覆盖了所需的输出电压，必须有一个降压-升压拓扑结构来支持应用。设计人员可以选择多种拓扑结构：SEPIC、非反相降压-升压。反激式、单开关正激、双开关正激、半桥、全桥或其他拓扑结构。设计工作包括根据功率需求的增加隔离拓扑结构。电池充电状态的管理是由适当的充电算法完成的。太阳能电池板安装技师可以选择输出电压和电池充电速率。由于控制器要连接到太阳能电池板，它必须具有最大功率点跟踪，为最终客户提供高价值。控制器有两个正使能(Enable)电路，一个电路检测黑夜时间，另一个检测电池的充

基于PLC的太阳能热水器自动控制系统的毕业设计论文

本科生毕业论文（设计） 题目：基于PLC的太阳能热水器自动控制系统的设计姓名： 学院：机电工程学院 专业：电气工程及其自动化 班级： 学号： 指导老师： 完成时间： 基于PLC的太阳能热水器自动控制系统的设计

摘要 本课题研究了可编程控制器（PLC）在太阳能热水器自动控制系统中的应用。重点研究了系统的硬件构成及系统软件的设计过程。指出了 PLC 设计的关键主要是能满足基本控制功能, 并考虑维护的方便性、系统可扩展性等。在本文中经研究确定出了系统的各个工序，绘制了系统的工艺流程图；进行了系统的I/O分配和PLC的选型；根据系统设计要求设计绘制了系统的控制梯形图；绘制出了控制系统电气原理图和接线图等。 通过用PLC对太阳能热水器自动控制系统的改造，大大减少了系统对其它元器件的使用，使系统接线简单、检修维护方便快捷、可靠性提高，增进了系统的先进性。 关键词: PLC；太阳能；自动控制系统；热水器 Design of Solar Water Heater

Automatic Control System Based on PLC Abstract Application of PLC in solar water heater automatic control system is researched in this paper. The content of this paper on the process of system hardware constitution and the system software design is emphasized . And the key of PLC design that is to satisfy the basic control function is pointed out , meanwhile maintenance convenience and system extension are also considerated. The content of this paper is divided into four parts. In the first part, the procedure of the system is established, and then the treatment flow chart is drawed out; In the second part, The address of I/O is resigned .and the suitable PLC type is choosed. The third part, the control ladder diagram is designed according to the requirement; In the end, the electrical principle diagram and the interconnection diagram are drawn. Through the design of the solar water heater automatic control system, the components that is used in the solar water heater automatic control system are decreased. The performance of the system is lifted, and it has the feature such as simply interconnection, rapid and easy fault detecting and maintenance, and high reliability. In a word, the system becomes more advanced because of my design. Keywords: PLC; solar; automatic control system; water heater