基于AVR的太阳能控制器设计
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根据阀控密封铅酸蓄电池的特点，控制器利用MCU的PWM功能对蓄电池进行充电管理。若太阳能电池正常充电时蓄电池开路，控制器将关断负载，以保证负载不被损伤；若在夜间或太阳能电池不充电时蓄电池开路，由于自身控制器得不到电力，不会有任何动作。当充电电压高于保护电压(15 V)时，自动关断对蓄电池的充电；此后当电压掉至维护电压(13．2 V)时，蓄电池进人浮充状态，当低于维护电压(13．2 V)后，浮充关闭，进入均充状态。当蓄电池电压低于保护电压(10．8 V)时，控制器自动关闭负载，以保护蓄电池不受损坏。若出现过放，应先进行提升充电，使蓄电池的电压恢复到提升电压后再保持一定时间，防止蓄电池出现硫化。通过PWM控制充电电路(智能三阶段充电)，可使太阳能电池板发挥最大功效，提高系统充电效率。
1．5 温度补偿
采用数字温度传感器DS18820检测蓄电池环境温度。对蓄电池的充电阈值电压温度补偿系数取-4mV／(℃·单体)。补偿后的电压阈值可以用以下公式表示：Ve=V+(t-25)αn。其中，Ve为补偿后的电压阈值；V为25℃下的电压阈值；t为蓄电泄环境温度；α为温度补偿系数；n为串联的单体数。控制器对过放电压阈值不做补偿。
1．6 MOSFET驱动电路
设计的控制器属于串联型，即控制充电的开关是串联在电池板与蓄电池之间的。串联型控制器相对于并联型控制器能够更有效地利用太阳能，减少系统的发热量。设计中用MOSFET实现开关。MOSFET是电压控制单极性金属氧化物半导体场效应晶体管，所需驱动功率较小。而且MOSFET只有多数载流子参与导电，不存在少数载流子的复合时间，因而开关频率可以很高，特别适合作为PWM控制充电开关。为此，设计中采用P沟道MOSFET。P沟道MOSFET的导通电压Vth0，由图4可以实现MOSFET的驱动。当Q2导通时，由于Q2的Vce很小，可以认为Q1的G极接地，Vgs0，当Vin达到一定值时，Q1导通。
1．7 键盘电路
采用单按键的输入方式，用于开液晶背光和设定充电模式。初始化时将PC7输出高电平，在程序运行过程中，通过定时中断检测是否有按键按下。当有按键按下时间不超过10 s时，则打开液晶背光，10 s后背光关闭。当有按键按下时间超过10s时，进入模式设定。在设定模式下，每按一次模式加1，按下按键10 s后或者10 s按键无任何动作，模式保存到E2PROM中，退出设定模式。
1．8 状态显示和告警电路
控制器用LCD1602液晶显示系统的状态信息，包括蓄电池电压、负载功率等。 LCD1602采用7线驱动法，Vo接1 kΩ电阻到地，用于调节液晶显示对比度。显示数据和指令通过LCD1602的DB4～DB7写入，同时具备有声光告警功能。当出现过压或过放时，相应的发光二极管闪烁以及蜂鸣器告警，同时相应告警继电器接通。
1．9 数据上传
控制器用RS 232串行口将系统电压、温度、充放电状态以及负载情况数据上传，实现远程监控。
2 控制器的软件流程图
主程序主要完成对I／O、定时器和PWM的初始化，同时根据电池板和蓄电池的状态调用相应的充放电子程序。控制器参数的测量主要由中断服务程序完成。
3 结 语
在此设计的太阳能控制器性能稳定，具有过充过放保护和温度补偿。经过测试，系统显示出良好的控制效果，不仅提高了太阳电池的工作效率，同时也保护了所使用的蓄电池，在利用绿色能源方面，具有一定的社会效益和广泛的推广价值。
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