控制器的主要功能包括兩個方面:蓄電池充電以及蓄電池給LED供電。
1.蓄電池充電
當系統檢測到環境光充足,控制器就會進入充電模式。蓄電池充電有兩個比較重要的電壓值:深度放電電壓和浮充充電電壓。前者代表在正常使用情況下蓄電池電能被用完的狀態,而后者則代表蓄電池充電的最高限制電壓,這些參數應該從蓄電池產品手冊上可以查到。在設計電路中針對12V蓄電池,分別設置深度放電電壓為11V和浮充充電電壓為13.8V(皆為在室溫條件下的電壓值,軟件中這兩個值增加了相應的溫度補償),具體充電模式如表2所示。
.jpg)
?
表2
從表2中可以看到涓流充電模式和恒流充電模式會用到MPPT算法,MPPT算法有很多種方式可以實現,業界有不少的論文對此進行了探討,總的來說各有優劣,設計電路中采用相對簡單的擾動觀察法來實現(Perturbance and Observation)。這個控制方法的基本思想是通過增大或者減少充電電路開關信號PWMCHG占空比,然后觀察輸出功率是變大還是變小,以此來決定下一步是增大還是減少占空比。由于太陽能板的輸出變化相對比較緩慢,而且是單極點,所以這種方式還是能收到比較好的效果。
2.蓄電池放電
當系統檢測到周圍環境光線不足時,就會進入蓄電池給LED供電模式。LED電流通過高位電流檢測芯片(TSC101AILT)采樣送回MCU,由MCU通過調整開關信號PWMDRV占空比來獲得恒定輸出電流。為了達到節能的目的,LED的恒定電流值會根據系統檢測的環境光強度來調整:當環境光由亮變暗時,系統的輸出電流也會相應從小到大;當環境光完全暗下來時,系統的輸出電流也達到預設的最大值。除了由環境光控制LED的輸出,用戶還可以通過設定開關DIPl~4的狀態來開啟時間控制功能,系統會根據DIP1~4的設定組合來控制LED從亮5分鐘到12小時不等。
此外,為了提高系統的可靠性,設計電路添加了針對太陽能電池板、蓄電池和LED等一系列軟硬件的保護功能。而基于此系統平臺,還可以從添加智能發光二極管工作模式、增加通訊模塊和采用風光互補系統三方面進一步優化系統性能。
本文結論
本街燈系統已經在意法半導體大樓入口處成功實施,所有街燈系統都已運行半年,工作情況正常。