智能追光锂电充电系统设计

②太阳能电池选择

选择太阳能电池时，要综合考虑其材质，工艺，重量，光电转换效率，功率等。本系统采用的太阳能电池板参数如表1所示。

表1 所选太阳能电池参数

考虑到太阳能电池实际输出功率和系统本身功耗，我们将4块参数如上表1所示的太阳能电池板并联使用，并联方式如图9所示。

（2）电压转换部分

①降压电路

方案一：采用LM7805芯片，将太阳能输出电压转换为5V，此芯片价格便宜，但缺点是功耗大，效率低，不利于太阳能供电的充电系统。

方案二：采用LM1117芯片，LM1117是一款正电压输出的低压降三代线性稳压芯片，内部集成过热保护和限流电路，功耗低，并且内部限制了最大功耗，适合电池充电器。对于固定电压的输出，可采用更小的电容。

以上两种方案，外围电路复杂度基本相同，虽然LM1117的价格高出LM7805许多，但是考虑到整流功耗，我们选用LM1117作为降压芯片。应用电路如图10所示。

图10降压电路

②升压电路

方案一：采用MC34063作为升压芯片。MC34063专用于直流--直流变换器控制部分，片内包含有温度补偿带隙基准源、一个占空比周期控制振荡器、驱动器和大电流输出开关，能输出1.5A的开关电流。它能使用最少的外接元件构成开关式升压变换器、降压式变换器和电源反向器。

方案二：利用三极管、电容、电感、电阻搭建升压电路，此方案较麻烦，在输入电压波动时，无法得到稳定的电压。

通过比较，我们选择方案一，该方案的优点是，在太阳能电池板输出电压波动时，能得到稳定的输出电压。其应用电路如图11所示。

图11升压电路

（3）充电开关电路

方案一:采用普通继电器作为充电开关。由于有机械运动，可能会带来电火花，且开关时间长。

方案二:采用TLP521光耦作为充电开关。TLP521是一种全部由固态电子元器件组成的无触点开关元件，它利用电子元器件的电，磁和光特性来完成输入与输出的可靠隔离，利用大功率三极管，功率场效应管，单向可控硅等器件的开关特性，来达到无触点，无火花地接通和断开被控电路。基于以上优点，我们采用光耦作为开关器件，其应用电路如图12所示。

图12光耦开关

单片机突然掉电时，会因I/O的低电平误开通充电电路，因此，外加反相器7SLS04，采用高电平控制，能防止误开通充电电路。

（4）充电控制部分

方案一：使用充电管理芯片MAX1898。MAX1898和外部晶体管PNP或PMOS

组成充电器，可以精确地恒流/恒压充电，电池电压精度可达±0.75%，充电电流可控，带自动输入电源监视器，自启动充电等功能，但MAX1898需要有稳定的电压输入，不使用于太阳能供电的系统。

方案二：使用可太阳能电池供电的充电管理芯片CN3063。该器件内部包括功率晶体管，应用时不需要外部的电流检测电阻和阻流二极管；内部具有8位模拟--数字转换电路，能根据输入电压源的电流输出能力自动调整充电电流，用户不需要考虑最坏情况，可最大限度地使用输入电压源的电流输出能力；输入电压范围是4.35V-6V之间；在锂电池电压较低时，采用涓流充电模式，激活锂电池；电源电压掉电时自动进入低功耗的睡眠模式，充电状态和充电结束状态双指示输出；自动再充电功能，电池温度监测功能。

上述两种方案，因CN3063可用太阳能电池供电，且价格低于MAX1898,又考虑MAX1898不易手工焊接等问题，我们采用CN3063作为本系统的充电管理芯片。

CN3063的管脚排列如图所示。

图13 CN3060管脚排列

各管脚功能如表2所述。

表2CN3063管脚功能

其典型的应用电路如图14所示。

图14 CN3063应用电路

CN3063的应用信息：

电源低电压锁存

CN3063内部有电源电压检测电路，当电源电压低于电源电压过低阀值时芯片处于关断状态，充电也被禁止。