??? 近年來(lái)，基于太陽(yáng)能的應(yīng)用越來(lái)越多，其基于太陽(yáng)能應(yīng)用電路圖也就層出不窮。本文將為電子發(fā)燒友網(wǎng)讀者奉上太陽(yáng)能應(yīng)用電路圖大餐，以饗讀者。

　　1、太陽(yáng)能電池充電控制器電路圖（含原理說(shuō)明）

　　采用專用蓄電池充電管理芯片UC3906設(shè)計(jì)太陽(yáng)能充電控制器，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)室調(diào)試，其各項(xiàng)性能達(dá)到要求。控制器由切換電路、充電電路、放電電路三部分組成（見(jiàn)附圖）。下面分別介紹其各個(gè)組成部分。

　　切換電路：太陽(yáng)能電池接在常閉觸點(diǎn)，繼電器線圈受三極管Q2控制，當(dāng)太陽(yáng)能電池受光照時(shí)，Q1導(dǎo)通而02截止，使得繼電器線圈絕大部分時(shí)間不耗電。在太陽(yáng)能電池不受光照時(shí)，Q1截止而Q2導(dǎo)通，交流電經(jīng)常開(kāi)觸點(diǎn)送出。

　　充電電路：由UC33906和一些附屬元件共同組成了“雙電平浮充充電器”。太陽(yáng)電池的輸入電壓加入后．利用電阻R，檢測(cè)出電流的大小，再利用R2、R3、R4、R5、R6檢測(cè)蓄電池的工作參數(shù)，經(jīng)過(guò)內(nèi)部電路分忻．進(jìn)而通過(guò) Q3對(duì)輸出電壓、電流進(jìn)行控制。Rs取值為0.025Ω，充電電流最大為10A，根據(jù)蓄電池的容量大小．可改變R，以改變充電電流。

　　在恒流快速充電狀態(tài)下，充電器輸出恒定的充電電流Imax，同時(shí)充電器監(jiān)視電池兩端電壓，當(dāng)電池電壓達(dá)到轉(zhuǎn)換電壓V12時(shí)，電池的電量已恢復(fù)到容量的70％～90％，，充電器轉(zhuǎn)入過(guò)充電狀態(tài)，在此狀態(tài)下，充電器輸出電壓升高到 V。。由于充電器輸出電壓恒定不變．所以充電電流連續(xù)下降．當(dāng)充電電流下降到Ioct 時(shí)，電池容量已達(dá)到額定容量的100％，充電器輸出電壓下降到較低的浮充電壓Vf蓄電池進(jìn)入浮充狀態(tài)。此時(shí)U C3906的⑩腳輸出高電平，LM2903的①腳輸出低電平，發(fā)光二極管發(fā)光，指示蓄電池已充足電。圖中的電路還具有涓流充電的功能，涓流充電的電流值為 It，R2為涓流充電的限流電阻。

　　放電電路：用LM2903接成雙遲滯電壓比較器，可使電路在比較電壓的臨界點(diǎn)附近不會(huì)產(chǎn)生振蕩。R10、RPl、RP2、LJ2B、Q4、Q5和K2組成過(guò)放電壓檢測(cè)比較控制電路。電位器RPl、RP2起設(shè)定過(guò)放電壓的作用。可調(diào)三端穩(wěn)壓器LM317給LM2903提供穩(wěn)定的8V工作電壓。

　　當(dāng)蓄電池端電壓大于預(yù)先設(shè)定的過(guò)放電壓值時(shí)，U2B的⑥腳電位高于⑤腳電位，⑦腳輸出低電位使04截止，Q5導(dǎo)通，K2動(dòng)作，其常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，LED2發(fā)光指示負(fù)載工作正常；蓄電池對(duì)負(fù)載放電時(shí)端電壓會(huì)逐漸降低，當(dāng)端電壓降低到小于預(yù)先設(shè)定的過(guò)放電址值時(shí)。U2B的⑥腳電位低于⑤腳電位，⑦腳輸出高電位使Q4導(dǎo)通，Q5截止，K2釋放，LED2熄滅，指示過(guò)放電。該控制器能有效地防止蓄電池過(guò)充、過(guò)放、過(guò)流，可滿足了太陽(yáng)能充電控制器的需要。

　　2、太陽(yáng)能電池快速充電應(yīng)用電路圖

　　太陽(yáng)能電池快速充電應(yīng)用電路圖

　　3、太陽(yáng)能路燈原理圖

　　太陽(yáng)能路燈工作原理及電路圖一

　　用PIC12F675單片機(jī)制作的太陽(yáng)能路燈控制器

　　圖 2 是用：PIC12F675單片機(jī)制作的太陽(yáng)能路燈控制器電路。 PIC 12F 675 是 8 引腳單片機(jī)，具有 6個(gè)I / 0 口，自帶內(nèi)部 RC 振蕩器 （ 振蕩頻率為 4MHz） 、 4 路 10 位 A /D轉(zhuǎn)換器、一路比較器，該控制器性能穩(wěn)定、可靠，耗電低。

　　1 ．工作原理

　　PIC 12F675控制蓄電池的過(guò)充電、過(guò)放電，開(kāi)、關(guān)路燈功能，定時(shí)點(diǎn)亮、天黑自動(dòng)點(diǎn)亮、延時(shí)點(diǎn)亮、自動(dòng)跟蹤點(diǎn)亮等功能，路燈點(diǎn)亮測(cè)試控制功能，LED指示功能等。

　　由蓄電池 BTl 、蓄電池過(guò)充電控制執(zhí)行場(chǎng)效應(yīng)管 01 、三端穩(wěn)壓器 U1 組成電源供電系統(tǒng)； Q2 、 Q4．組成放電控制；K1 手動(dòng)， R_GM1 光控自動(dòng)開(kāi)燈系統(tǒng)，蓄電池分壓電阻，發(fā)光指示二極管等部分組成。太陽(yáng)能電池板電壓由接口J3輸入．經(jīng)防反充二極管 D1 后分成兩路，一路經(jīng) U1 LM 78L 05 穩(wěn)壓后，為 PIC 12F675單片機(jī)提供工作電源，另一路經(jīng) FB 保險(xiǎn)絲給蓄電池充電。單片機(jī)上電后，首先由 Rf 、 Cf組成的硬件電路進(jìn)行復(fù)位．然后由軟件控制U2 ③腳 GP4 輸出高電平，讓 Q4 導(dǎo)通、 Q2 截止，控制系統(tǒng)停止放電，再檢測(cè) U2⑦腳 GP0 上的分壓值，通過(guò)內(nèi)部 A/ D 轉(zhuǎn)換及軟件運(yùn)算間接檢測(cè)、判斷蓄電池是否欠壓、過(guò)壓．若蓄電池發(fā)生過(guò)充電，則通過(guò)軟件控制U2 ②腳 GP5 輸出高電平，使 Q1導(dǎo)通．短路太陽(yáng)能電池板、停止向蓄電池充電，同時(shí)點(diǎn)亮“過(guò)充電”指示燈 LED2；若未發(fā)生過(guò)充電，則 U2 ②腳 GP5輸出低電平，允許蓄電池充電。通過(guò)檢測(cè) U2 ⑥腳 GP1 所接的光敏電阻R_GM1上的分壓值，判斷是否已經(jīng)“天黑，到了開(kāi)路燈時(shí)間”，若到了預(yù)設(shè)的開(kāi)燈點(diǎn)，則由軟件控制 u2 ③腳 GP4 輸出低電平，使 Q4截止、02 導(dǎo)通，點(diǎn)亮路燈。若不到開(kāi)燈點(diǎn)，則程序返回，循環(huán)檢測(cè)上述諸參數(shù)。

　　K1 是手動(dòng)開(kāi)燈按鈕。按下 K1 ，路燈點(diǎn)亮。單片機(jī)通過(guò)檢測(cè)光敏電阻R_GM1上的分壓值，判斷是否“天黑”，若是天黑．則按設(shè)計(jì)要求點(diǎn)亮路燈，若否，單片機(jī)進(jìn)入路燈控制器“測(cè)試”功能：2分鐘后路燈自動(dòng)熄滅。

　　2 ．說(shuō)明

　　由于單片機(jī)程序設(shè)計(jì)十分靈活，故這里用“開(kāi)燈點(diǎn)”作為開(kāi)燈標(biāo)記符，這個(gè)點(diǎn)可以是時(shí)間。也可以是天黑的“程度”。若定義的是時(shí)間，可以讓路燈從此時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，點(diǎn)亮若干小時(shí)后熄滅；若是天黑的程度，可以讓路燈到了此天黑程度后開(kāi)始點(diǎn)亮。此后既可計(jì)時(shí)熄滅，也可判別天亮后熄滅。一切由軟件設(shè)計(jì)人員抉擇。

　　太陽(yáng)能路燈工作原理及電路圖二

　　電路原理見(jiàn)圖所示。該電路由以U5為核心組成的蓄電池過(guò)充電控制電路、以 U 4A ～U4D為核心組成的蓄電池電壓指示電路及顯示電壓按鈕開(kāi)關(guān) KS1 電路、以 U1B 組成的蓄電池過(guò)放電控制電路、以 U1A組成的開(kāi)燈檢測(cè)控制電路、以 U2 組成的開(kāi)燈及延時(shí)熄燈及二次開(kāi)燈定時(shí)控制電路，以及以控制三極管Q2驅(qū)動(dòng)繼電器組成的輸出控制電路等組成。現(xiàn)分別介紹如下。

　　（1） 過(guò)充電、過(guò)放電檢測(cè)保護(hù)部分太陽(yáng)能電池組件板或陣列由插口 CZ1 的①腳輸入，加至防反充電二極管 D2 的正極．D2的負(fù)極接 12V 蓄電池的正極，即 CZ1 的③腳。控制器在初始上電時(shí)，由于 C4 的作用使 U5②腳為低電平，③腳輸出高電平，Q7 導(dǎo)通； Q8 截止，允許太陽(yáng)能電池給蓄電池充電。當(dāng)蓄電池所充的電壓小于 14 ． 4V 時(shí)，由R13 、 （R38 十R39） 組成的串聯(lián)分壓電路送至 U5 ②、⑥電壓低于 2 / 3 U5 的供電電壓時(shí)，即小于6V，電路維持充電狀態(tài)；隨著充電時(shí)間的延長(zhǎng)，蓄電池電壓逐漸升高，當(dāng) U5 ②、⑥的電壓高于 2 / 3 U5 供電電壓時(shí)，U5③腳輸出低電平， Q7 截止、 Q8 導(dǎo)通，給太陽(yáng)能電池板泄放電流，停止對(duì)蓄電池充電。在U5③腳輸出低電平的狀態(tài)下，其⑦腳導(dǎo)通，相當(dāng)于將 1140 并入電路中。此時(shí)電路的分壓比為： R38+ R39/R40/IRl3+（R38+R39）/R40 ，不難算出，當(dāng)蓄電池電壓低于設(shè)定值13V時(shí)．電路狀態(tài)再次翻轉(zhuǎn)，U5③腳輸出高電平，允許蓄電池充電。

　　（2） 開(kāi)燈檢測(cè)方法與控制

　　太陽(yáng)能電池板是一個(gè)很好的光敏元件，其輸出電流、電壓能隨著接受光的強(qiáng)度和照度變化而變化，本控制器就是利用這一原理實(shí)現(xiàn)開(kāi)、關(guān)燈控制的。太陽(yáng)能電池板PVin 輸入電壓經(jīng) R5 、 R6 串聯(lián)分壓后；加至運(yùn)放 U 1A ②腳，其③腳接于 R9 、R8+VR1的分壓點(diǎn)上。在白天，太陽(yáng)能電池板在陽(yáng)光的照射下輸出電壓很高，其經(jīng) R5 、 R6 分壓后使運(yùn)放 U 1A②腳電壓高于③腳， U 1A①腳輸出低電平， Q1 截止， U2 無(wú)供電電壓不工作，Q2截止，繼電器不吸合，系統(tǒng)無(wú)輸出電壓，路燈不工作。隨著天色漸黑，太陽(yáng)能電池板輸出電壓降低。 UlA ②腳的電壓也同步降低，當(dāng) U1A②腳電壓低于③腳時(shí)，比較器翻轉(zhuǎn)， U 1A ①腳輸出高電平， Q1 導(dǎo)通，定時(shí)電路 U2 得電工作， Q2 導(dǎo)通、JDQ1吸合點(diǎn)亮路燈。圖中 VR1 為路燈開(kāi)燈時(shí)刻設(shè)置調(diào)節(jié)電位器，調(diào)節(jié) VRl 可設(shè)置不同時(shí)刻點(diǎn)亮路燈。DW1是鉗位二極管，作用是避免白天太陽(yáng)能電池板接受的電壓過(guò)高導(dǎo)致 U 1A ②腳輸入電壓過(guò)高而損壞。 C1 為儲(chǔ)能電容，作用是防止 U1A②腳電壓瞬時(shí)突變誤點(diǎn)亮路燈。 R14 為反饋電阻．其作用是使 U 1A 成為一個(gè)遲滯比較器．防止和避免 U1A在開(kāi)燈點(diǎn)附近振蕩而反復(fù)開(kāi)、關(guān)路燈。

　　（3） 路燈延時(shí)電路點(diǎn)亮、熄滅控制電路

　　延時(shí)控制電路選用 CD4541BE 可編程定時(shí)控制芯片，它功耗低、內(nèi)置可編程分頻器電路，最大分頻級(jí)數(shù)為 65536 級(jí)。

　　本控制器設(shè)計(jì)定時(shí)開(kāi)燈和定時(shí)關(guān)燈時(shí)間調(diào)節(jié)范圍是： 2 ． 093 小時(shí) -11 ． 93 小時(shí)．分別由 V ： R2 和VR3控制調(diào)節(jié)。

　　（4） 蓄電池停止放電優(yōu)先控制電路

　　若在路燈欲點(diǎn)亮或已點(diǎn)亮?xí)r，蓄電池電壓已經(jīng)低于其允許終止放電值時(shí)， Q4 導(dǎo)通．此時(shí)無(wú)論 U 1A 輸出高電平與否，均會(huì)使Q1截止，從而保護(hù)蓄電池避免過(guò)放電損壞。

　　（5） 電池電壓指示電路

　　為了讓現(xiàn)場(chǎng)看管、維護(hù)人員及時(shí)了解、掌握蓄電池的狀態(tài)，本控制器設(shè)有 LED 電池電壓指示裝置，通過(guò)LLED點(diǎn)亮的數(shù)量指示蓄電池電壓的高低。

　　2 ．電路調(diào)試

　　制作中發(fā)現(xiàn)。 NE555 時(shí)基電路的實(shí)際狀態(tài)轉(zhuǎn)換點(diǎn)，即 1 / 3V（ ： C 與 2 /3VCC狀態(tài)的翻轉(zhuǎn)跳變點(diǎn)并不是嚴(yán)格遵循理論值。通過(guò)調(diào)節(jié)電阻 R13 可實(shí)現(xiàn) 14 ． 4V 的過(guò)充電控制。將R13由設(shè)計(jì)的100kΩ換為 120k Ω即可達(dá)到實(shí)際要求。同理，通過(guò)調(diào)節(jié) VR4 可校準(zhǔn)蓄電池指示電壓。

　　4、太陽(yáng)能熱水器自動(dòng)上水電路

　　5、太陽(yáng)能電池充電器電路圖

　　6、太陽(yáng)能路燈控制器電路圖

　　太陽(yáng)能路燈控制器電路圖

　　1 ．工作原理

　　電路原理見(jiàn)圖 1 所示。該電路由以 U5 為核心組成的蓄電池過(guò)充電控制電路、以 U 4A ～U4D為核心組成的蓄電池電壓指示電路及顯示電壓按鈕開(kāi)關(guān) KS1 電路、以 U1B 組成的蓄電池過(guò)放電控制電路、以 U1A組成的開(kāi)燈檢測(cè)控制電路、以 U2 組成的開(kāi)燈及延時(shí)熄燈及二次開(kāi)燈定時(shí)控制電路，以及以控制三極管Q2驅(qū)動(dòng)繼電器組成的輸出控制電路等組成。現(xiàn)分別介紹如下。

　　（1） 過(guò)充電、過(guò)放電檢測(cè)保護(hù)部分太陽(yáng)能電池組件板或陣列由插口 CZ1 的①腳輸入，加至防反充電二極管 D2 的正極．D2的負(fù)極接 12V 蓄電池的正極，即 CZ1 的③腳。控制器在初始上電時(shí)，由于 C4 的作用使 U5②腳為低電平，③腳輸出高電平，Q7 導(dǎo)通； Q8 截止，允許太陽(yáng)能電池給蓄電池充電。當(dāng)蓄電池所充的電壓小于 14 ． 4V 時(shí)，由R13 、 （R38 十R39） 組成的串聯(lián)分壓電路送至 U5 ②、⑥電壓低于 2 ／ 3 U5 的供電電壓時(shí)，即小于6V，電路維持充電狀態(tài)；隨著充電時(shí)間的延長(zhǎng)，蓄電池電壓逐漸升高，當(dāng) U5 ②、⑥的電壓高于 2 ／ 3 U5 供電電壓時(shí)，U5③腳輸出低電平， Q7 截止、 Q8 導(dǎo)通，給太陽(yáng)能電池板泄放電流，停止對(duì)蓄電池充電。在U5③腳輸出低電平的狀態(tài)下，其⑦腳導(dǎo)通，相當(dāng)于將 1140 并入電路中。此時(shí)電路的分壓比為： R38+ R39 ／／ R40／IRl3+（R38+R39） ／／ R40 ，不難算出，當(dāng)蓄電池電壓低于設(shè)定值 13V 時(shí)．電路狀態(tài)再次翻轉(zhuǎn)，U5③腳輸出高電平，允許蓄電池充電。

　　（2） 開(kāi)燈檢測(cè)方法與控制

　　太陽(yáng)能電池板是一個(gè)很好的光敏元件，其輸出電流、電壓能隨著接受光的強(qiáng)度和照度變化而變化，本控制器就是利用這一原理實(shí)現(xiàn)開(kāi)、關(guān)燈控制的。太陽(yáng)能電池板PVin 輸入電壓經(jīng) R5 、 R6 串聯(lián)分壓后；加至運(yùn)放 U 1A ②腳，其③腳接于 R9 、R8+VR1的分壓點(diǎn)上。在白天，太陽(yáng)能電池板在陽(yáng)光的照射下輸出電壓很高，其經(jīng) R5 、 R6 分壓后使運(yùn)放 U 1A②腳電壓高于③腳， U 1A①腳輸出低電平， Q1 截止， U2 無(wú)供電電壓不工作，Q2截止，繼電器不吸合，系統(tǒng)無(wú)輸出電壓，路燈不工作。隨著天色漸黑，太陽(yáng)能電池板輸出電壓降低。 UlA ②腳的電壓也同步降低，當(dāng) U1A②腳電壓低于③腳時(shí)，比較器翻轉(zhuǎn)， U 1A ①腳輸出高電平， Q1 導(dǎo)通，定時(shí)電路 U2 得電工作， Q2 導(dǎo)通、JDQ1吸合點(diǎn)亮路燈。圖中 VR1 為路燈開(kāi)燈時(shí)刻設(shè)置調(diào)節(jié)電位器，調(diào)節(jié) VRl 可設(shè)置不同時(shí)刻點(diǎn)亮路燈。DW1是鉗位二極管，作用是避免白天太陽(yáng)能電池板接受的電壓過(guò)高導(dǎo)致 U 1A ②腳輸入電壓過(guò)高而損壞。 C1 為儲(chǔ)能電容，作用是防止 U1A②腳電壓瞬時(shí)突變誤點(diǎn)亮路燈。 R14 為反饋電阻．其作用是使 U 1A 成為一個(gè)遲滯比較器．防止和避免 U1A在開(kāi)燈點(diǎn)附近振蕩而反復(fù)開(kāi)、關(guān)路燈。

　　（3） 路燈延時(shí)電路點(diǎn)亮、熄滅控制電路

　　延時(shí)控制電路選用 CD4541BE 可編程定時(shí)控制芯片，它功耗低、內(nèi)置可編程分頻器電路，最大分頻級(jí)數(shù)為 65536 級(jí)。

　　本控制器設(shè)計(jì)定時(shí)開(kāi)燈和定時(shí)關(guān)燈時(shí)間調(diào)節(jié)范圍是： 2 ． 093 小時(shí) -11 ． 93 小時(shí)．分別由 V ： R2 和VR3控制調(diào)節(jié)。

　　（4） 蓄電池停止放電優(yōu)先控制電路

　　若在路燈欲點(diǎn)亮或已點(diǎn)亮?xí)r，蓄電池電壓已經(jīng)低于其允許終止放電值時(shí)， Q4 導(dǎo)通．此時(shí)無(wú)論 U 1A 輸出高電平與否，均會(huì)使Q1截止，從而保護(hù)蓄電池避免過(guò)放電損壞。

　　（5） 電池電壓指示電路

　　為了讓現(xiàn)場(chǎng)看管、維護(hù)人員及時(shí)了解、掌握蓄電池的狀態(tài)，本控制器設(shè)有 LED 電池電壓指示裝置，通過(guò)LLED點(diǎn)亮的數(shù)量指示蓄電池電壓的高低。

　　2 ．電路調(diào)試

　　制作中發(fā)現(xiàn)。 NE555 時(shí)基電路的實(shí)際狀態(tài)轉(zhuǎn)換點(diǎn)，即 1 ／ 3V（ ： C 與 2 ／3VCC狀態(tài)的翻轉(zhuǎn)跳變點(diǎn)并不是嚴(yán)格遵循理論值。通過(guò)調(diào)節(jié)電阻 R13 可實(shí)現(xiàn) 14 ． 4V 的過(guò)充電控制。將 R13 由設(shè)計(jì)的100kΩ換為 120k Ω即可達(dá)到實(shí)際要求。同理，通過(guò)調(diào)節(jié) VR4 可校準(zhǔn)蓄電池指示電壓。

　　二、用 PIC 12F 675 單片機(jī)制作的太陽(yáng)能路燈控制器

　　圖 2 是用：PIC12F675單片機(jī)制作的太陽(yáng)能路燈控制器電路。 PIC 12F 675 是 8 引腳單片機(jī)，具有 6個(gè)I ／ 0 口，自帶內(nèi)部 RC 振蕩器 （ 振蕩頻率為 4MHz） 、 4 路 10 位 A ／D轉(zhuǎn)換器、一路比較器，該控制器性能穩(wěn)定、可靠，耗電低。

　　1 ．工作原理

　　PIC 12F675控制蓄電池的過(guò)充電、過(guò)放電，開(kāi)、關(guān)路燈功能，定時(shí)點(diǎn)亮、天黑自動(dòng)點(diǎn)亮、延時(shí)點(diǎn)亮、自動(dòng)跟蹤點(diǎn)亮等功能，路燈點(diǎn)亮測(cè)試控制功能，LED指示功能等。

　　由蓄電池 BTl 、蓄電池過(guò)充電控制執(zhí)行場(chǎng)效應(yīng)管 01 、三端穩(wěn)壓器 U1 組成電源供電系統(tǒng)； Q2 、 Q4．組成放電控制；K1 手動(dòng)， R_GM1 光控自動(dòng)開(kāi)燈系統(tǒng)，蓄電池分壓電阻，發(fā)光指示二極管等部分組成。太陽(yáng)能電池板電壓由接口J3輸入．經(jīng)防反充二極管 D1 后分成兩路，一路經(jīng) U1 LM 78L 05 穩(wěn)壓后，為 PIC 12F675單片機(jī)提供工作電源，另一路經(jīng) FB 保險(xiǎn)絲給蓄電池充電。單片機(jī)上電后，首先由 Rf 、 Cf組成的硬件電路進(jìn)行復(fù)位．然后由軟件控制U2 ③腳 GP4 輸出高電平，讓 Q4 導(dǎo)通、 Q2 截止，控制系統(tǒng)停止放電，再檢測(cè) U2⑦腳 GP0 上的分壓值，通過(guò)內(nèi)部 A／ D 轉(zhuǎn)換及軟件運(yùn)算間接檢測(cè)、判斷蓄電池是否欠壓、過(guò)壓．若蓄電池發(fā)生過(guò)充電，則通過(guò)軟件控制U2 ②腳 GP5 輸出高電平，使 Q1導(dǎo)通．短路太陽(yáng)能電池板、停止向蓄電池充電，同時(shí)點(diǎn)亮“過(guò)充電”指示燈 LED2；若未發(fā)生過(guò)充電，則 U2 ②腳 GP5輸出低電平，允許蓄電池充電。通過(guò)檢測(cè) U2 ⑥腳 GP1 所接的光敏電阻R_GM1上的分壓值，判斷是否已經(jīng)“天黑，到了開(kāi)路燈時(shí)間”，若到了預(yù)設(shè)的開(kāi)燈點(diǎn)，則由軟件控制 u2 ③腳 GP4 輸出低電平，使 Q4截止、02 導(dǎo)通，點(diǎn)亮路燈。若不到開(kāi)燈點(diǎn)，則程序返回，循環(huán)檢測(cè)上述諸參數(shù)。

　　K1 是手動(dòng)開(kāi)燈按鈕。按下 K1 ，路燈點(diǎn)亮。單片機(jī)通過(guò)檢測(cè)光敏電阻R_GM1上的分壓值，判斷是否“天黑”，若是天黑．則按設(shè)計(jì)要求點(diǎn)亮路燈，若否，單片機(jī)進(jìn)入路燈控制器“測(cè)試”功能：2分鐘后路燈自動(dòng)熄滅。

　　2 ．說(shuō)明

　　由于單片機(jī)程序設(shè)計(jì)十分靈活，故這里用“開(kāi)燈點(diǎn)”作為開(kāi)燈標(biāo)記符，這個(gè)點(diǎn)可以是時(shí)間。也可以是天黑的“程度”。若定義的是時(shí)間，可以讓路燈從此時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，點(diǎn)亮若干小時(shí)后熄滅；若是天黑的程度，可以讓路燈到了此天黑程度后開(kāi)始點(diǎn)亮。此后既可計(jì)時(shí)熄滅，也可判別天亮后熄滅。一切由軟件設(shè)計(jì)人員抉擇。

　　7、太陽(yáng)能綠色照明燈電路圖

　　該控制電路適合以12只LED為光源的草坪燈。U中包含驅(qū)動(dòng)、光控檢測(cè)、脈寬調(diào)制、電池電壓檢測(cè)等電路。其1腳為使能端，2腳為電源電壓端，4腳為負(fù)載電流調(diào)整口，5腳為開(kāi)關(guān)口，8腳為接地端，3、6、7均懸空。改變R4的阻值可以改變LED的工作電流，其最大允許電流為500mA，M接地時(shí)電流最小。太陽(yáng)能綠色照明燈電路圖：

　　8、LED太陽(yáng)能草坪燈照明電路

　　1 引言

　　太陽(yáng)能作為一種新興的綠色能源，以其無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)得到迅速的推廣應(yīng)用。作為第四代新光源，在城市亮化美化、道路照明、庭院照明、室內(nèi)照明以及其他各領(lǐng)域的照明和應(yīng)用中得到了有效的利用。尤其是在偏遠(yuǎn)無(wú)電地區(qū)，太陽(yáng)能照明燈具更具有廣泛的應(yīng)用前景。 一般人認(rèn)為，節(jié)能燈可節(jié)能4/5是偉大的創(chuàng)舉，但LED比節(jié)能燈還要節(jié)能1/4，這是固體光源偉大的革新。除此之外，LED還具有光線質(zhì)量高，基本上無(wú)輻射，可靠耐用，維護(hù)費(fèi)用極為低廉等優(yōu)勢(shì)，屬于典型的綠色照明光源。超高亮LED的研制成功，大大地降低了太陽(yáng)能燈具使用成本，使之達(dá)到或接近工頻交流電照明系統(tǒng)初裝的成本報(bào)價(jià)，并且具有保護(hù)環(huán)境、安裝簡(jiǎn)便、操作安全、經(jīng)濟(jì)節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)。由于LED具有的光效率高，發(fā)熱量低等優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)越來(lái)越多地應(yīng)用在照明領(lǐng)域，并呈現(xiàn)出取代傳統(tǒng)照明光源的趨勢(shì)。 在我國(guó)西部，非主干道太陽(yáng)能路燈、太陽(yáng)能庭院燈漸成規(guī)模。隨著太陽(yáng)能燈具的大力發(fā)展，“綠色照明”必將會(huì)成為一種趨勢(shì)。而LED太陽(yáng)能草坪燈作為其中的一個(gè)代表，也將得到大力的推廣和應(yīng)用，本文主要介紹它的一些知識(shí)，希望能給大家一些啟發(fā)。

　　2 LED太陽(yáng)能草坪燈的定義及結(jié)構(gòu)組成

　　太陽(yáng)能草坪燈主要利用太陽(yáng)能電池的能源來(lái)進(jìn)行工作，當(dāng)白天太陽(yáng)光照射在太陽(yáng)能電池上，把光能轉(zhuǎn)變成電能存貯在蓄電池中，再由蓄電池在晚間為草坪燈的LED（發(fā)光二極體）提供電源。其優(yōu)點(diǎn)主要為安全、節(jié)能、方便、環(huán)保等。適用于住宅社區(qū)綠草地美化照明點(diǎn)綴，公園草坪美化點(diǎn)綴。LED太陽(yáng)能草坪燈的結(jié)構(gòu)組成：由太陽(yáng)能電池組件（光電板）、超高亮LED燈（光源）、免維護(hù)可充電蓄電池、自動(dòng)控制電路、燈具等組成。

　　3 太陽(yáng)能草坪燈的系統(tǒng)組成、控制原理和電路原理

　　3.1 太陽(yáng)能草坪燈的系統(tǒng)組成

　　LED太陽(yáng)能草坪燈是一個(gè)獨(dú)立的發(fā)電系統(tǒng)。它能夠獨(dú)立的完成把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能，并能把電能轉(zhuǎn)換成熱能供照明和裝飾使用，而不需要電線的傳輸。一個(gè)獨(dú)立的光伏系統(tǒng)一般由以下三部分組成：太陽(yáng)電池組件；充、放電控制器、逆變器、測(cè)試儀表和計(jì)算機(jī)監(jiān)控等電力電子設(shè)備和蓄電池或其它蓄能和輔助發(fā)電設(shè)備。光伏系統(tǒng)具有以下的特點(diǎn)：沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng)部件，不產(chǎn)生噪音； 沒(méi)有空氣污染、不排放廢水；沒(méi)有燃燒過(guò)程，不需要燃料； 維修保養(yǎng)簡(jiǎn)單，維護(hù)費(fèi)用低；運(yùn)行可靠性、穩(wěn)定性好；作為關(guān)鍵部件的太陽(yáng)電池使用壽命長(zhǎng)，晶體硅太陽(yáng)電池壽命可達(dá)到25年以上；根據(jù)需要很容易擴(kuò)大發(fā)電規(guī)模。

　　圖4-1是一個(gè)典型的供應(yīng)直流負(fù)載的光伏系統(tǒng)示意圖。其中包含了光伏系統(tǒng)中的幾個(gè)主要部件：光伏組件方陣：由太陽(yáng)電池組件（也稱光伏電池組件）按照系統(tǒng)需求串、并聯(lián)而成，在太陽(yáng)光照射下將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成電能輸出，它是太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)的核心部件。

　　LED太陽(yáng)能草坪燈是一個(gè)小型的太陽(yáng)能供電系統(tǒng)（圖4-2是一個(gè)簡(jiǎn)單的太陽(yáng)能供電系統(tǒng)）。它的結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單主要由太陽(yáng)能電池板、充放電控制器、蓄電池、照明電路和燈桿等部分組成（如圖4-3）。

　　3.2 太陽(yáng)能草坪燈的控制原理

　　太陽(yáng)能草坪燈的控制器主要是用于蓄電池充放電的而控制。圖4-4就是一個(gè)最基本的充放電控制器。在該圖中，由光伏電池板、蓄電池、太陽(yáng)能控制器和負(fù)載組成了一個(gè)基本的光伏應(yīng)用系統(tǒng)。這里的開(kāi)關(guān)K1和K3為充電開(kāi)關(guān)，K3為放電開(kāi)關(guān)，它們均屬于太陽(yáng)能控制中心的一部分。圖中開(kāi)關(guān)的開(kāi)合由控制電路根據(jù)系統(tǒng)的充放電狀態(tài)來(lái)決定。當(dāng)蓄電池充滿電時(shí)斷開(kāi)充電開(kāi)關(guān)，需要充電時(shí)閉合充電開(kāi)關(guān)；當(dāng)蓄電池放電時(shí)閉合K2，否則斷開(kāi)。而這些控制電路可以采用三極管、電阻、電容、電感構(gòu)成的電壓比較升壓充放電電路，也可以采用光控電路，或者采用集成運(yùn)放構(gòu)成的電壓滯回比較器，還可以采用單片機(jī)。鑒于廉價(jià)的考慮一般采用前者。

　　一般來(lái)說(shuō)，一個(gè)合格的太陽(yáng)能充放電控制器具有以下幾種充放電保護(hù)模式：

　　a 直充保護(hù)點(diǎn)電壓：直充也叫急充，屬于快速充電，一般都是在蓄電池電壓較低的時(shí)候用大電流和相對(duì)高電壓對(duì)蓄電池充電，但是，有個(gè)控制點(diǎn)，也叫保護(hù)點(diǎn)，就是上表中的數(shù)值，當(dāng)充電時(shí)蓄電池端電壓高于這些保護(hù)值時(shí)，應(yīng)停止直充。直充保護(hù)點(diǎn)電壓一般也是“過(guò)充保護(hù)點(diǎn)”電壓，充電時(shí)蓄電池端電壓不能高于這個(gè)保護(hù)點(diǎn)，否則會(huì)造成過(guò)充電，對(duì)蓄電池是有損害的。

　　b 均充控制點(diǎn)電壓：直充結(jié)束后，蓄電池一般會(huì)被充放電控制器靜置一段時(shí)間，讓其電壓自然下落，當(dāng)下落到“恢復(fù)電壓”值時(shí)，會(huì)進(jìn)入均充狀態(tài)。為什么要設(shè)計(jì)均充？就是當(dāng)直充完畢之后，可能會(huì)有個(gè)別電池“落后”（端電壓相對(duì)偏低），為了將這些個(gè)別分子拉回來(lái)，使所有的電池端電壓具有均勻一致性，所以就要以高電壓配以適中的電流再充那么一小會(huì)，可見(jiàn)所謂均充，也就是“均衡充電”。均充時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，一般為幾分鐘~十幾分鐘，時(shí)間設(shè)定太長(zhǎng)反而有害。對(duì)配備一塊兩塊蓄電池的小型系統(tǒng)而言，均充意義不大。所以，路燈控制器一般不設(shè)均充，只有兩個(gè)階段。

　　c 浮充控制點(diǎn)電壓：一般是均充完畢后，蓄電池也被靜置一段時(shí)間，使其端電壓自然下落，當(dāng)下落至“維護(hù)電壓”點(diǎn)時(shí)，就進(jìn)入浮充狀態(tài)，目前均采用PWM（既脈寬調(diào)制）方式，類(lèi)似于“涓流充電”（即小電流充電），電池電壓一低就充上一點(diǎn)，一低就充上一點(diǎn)，一股一股地來(lái)，以免電池溫度持續(xù)升高，這對(duì)蓄電池來(lái)說(shuō)是很有好處的，因?yàn)殡姵貎?nèi)部溫度對(duì)充放電的影響很大。其實(shí)PWM方式主要是為了穩(wěn)定蓄電池端電壓而設(shè)計(jì)的，通過(guò)調(diào)節(jié)脈沖寬度來(lái)減小蓄電池充電電流。這是非常科學(xué)的充電管理制度。具體來(lái)說(shuō)就是在充電后期、蓄電池的剩余電容量（SOC）》80%時(shí)，就必須減小充電電流，以防止因過(guò)充電而過(guò)多釋氣（氧氣、氫氣和酸氣）。

　　d 過(guò)放保護(hù)終止電壓：這比較好理解。蓄電池放電不能低于這個(gè)值，這是國(guó)標(biāo)的規(guī)定。蓄電池廠家雖然也有自己的保護(hù)參數(shù)（企標(biāo)或行標(biāo)），但最終還是要向國(guó)標(biāo)靠攏的。需要注意的是，為了安全起見(jiàn)，一般將12V電池過(guò)放保護(hù)點(diǎn)電壓人為加上0.3V作為溫度補(bǔ)償或控制電路的零點(diǎn)漂移校正，這樣12V電池的過(guò)放保護(hù)點(diǎn)電壓即為11.10V，那么24V系統(tǒng)的過(guò)放保護(hù)點(diǎn)電壓就為22.20V 。目前很多生產(chǎn)充放電控制器的廠家都采用22.2V（24V系統(tǒng)）標(biāo)準(zhǔn)。

　　3.3 太陽(yáng)能草坪燈充放電控制器的設(shè)計(jì)

　　充電控制器作為光伏電池和鉛酸蓄電池的接口電路，一般都希望讓其工作在最大功率點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)更高的效率，但是在實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）的同時(shí)，還需要考慮進(jìn)行蓄電池充電控制。目前常用的主電路拓?fù)渲饕薪祲盒碗娐罚˙uck）變換器、升壓型電路（Boost）變換器、丘克電路（Cuk）變換器等。一般光伏電池輸出電壓波動(dòng)較大，而B(niǎo)uck變換器或Boost變換器只能進(jìn)行降壓或升壓變換，受此影響，光伏電池不能在大范圍內(nèi)完全工作于最大功率點(diǎn)，從而造成系統(tǒng)效率下降。同時(shí)，Buck變換器輸入電流紋波較大，如果輸入端不加一個(gè)儲(chǔ)能電容就會(huì)使系統(tǒng)工作在斷續(xù)狀態(tài)下，從而導(dǎo)致光伏電池輸出電流時(shí)斷時(shí)續(xù)，不能處于最佳工作狀態(tài)；而B(niǎo)oost變換器輸出電流紋波較大，用此電流對(duì)蓄電池進(jìn)行充電，不利于蓄電池的使用壽命；Cuk變換器同時(shí)具有升壓和降壓功能，將Cuk變換器應(yīng)用于光伏系統(tǒng)充電控制器中，可以在較大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)跟蹤，有利于系統(tǒng)效率的提高。因此，常選用Cuk變換器作為充電控制器的主電路，其系統(tǒng)拓?fù)淙鐖D3-2所示。

　　Cuk變換器在負(fù)載電流連續(xù)的情況下，其電路的穩(wěn)態(tài)過(guò)程有：

　　1、開(kāi)關(guān)管Vr導(dǎo)通期間

　　此期間開(kāi)關(guān)管Vr導(dǎo)通，電容C2上的電壓使二極管D2反偏而截止，這時(shí)輸入電流iL2使Ll儲(chǔ)能；C2的放電電流iL2使L2儲(chǔ)能，并供電給負(fù)載，如圖3-3（a）所示。

　　2、開(kāi)關(guān)管Vr截止期間此期間開(kāi)關(guān)管Vr截止，二極管D2正偏而導(dǎo)通，電源和Ll的釋能電流iLl向C2充電，同時(shí)L2的釋能電流iL2以維持負(fù)載，如圖3.3（b）所示。因此，Vr截止期間C2充電，Vr導(dǎo)通期間C2向負(fù)載放電，C2起能量傳遞的作用。

　　3.4 太陽(yáng)能草坪燈的電路原理

　　太陽(yáng)能草坪燈的電路原理比較簡(jiǎn)單。下面我們具體介紹一種簡(jiǎn)單的太陽(yáng)能草坪燈的電路原理。它的控制器就是采用升壓電路來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

　　元器件選擇：BT1選用3.8V/80mA太陽(yáng)能電池板，單晶硅為好，多晶硅次之；BT2選用兩節(jié)1.2V/600mA Ni-Cd電池，如需要增大發(fā)光度或延長(zhǎng)時(shí)間，可相應(yīng)提高太陽(yáng)能板及電池功率。VQ2、VQ3、VQ5的β在200左右，VQ4需β值大的晶體管。VD1盡量選管壓低的，如鍺管或肖特基二極管。LED可選用白、藍(lán)、綠色超高亮度散光或聚光。當(dāng)選用紅黃橙等低壓降LED時(shí)，電路需重新設(shè)定。R3、R5建議選用1%精度電阻；R4用亮阻10kΩ～20kΩ，暗阻1MΩ以上的光敏電阻。其他電阻可選用普通碳膜（1/4）W、（1/8）W電阻。L1用（1/4）W色電感，直流阻抗要小。

　　該電路的工作原理：白天有太陽(yáng)光時(shí)，由BT1把光能轉(zhuǎn)換為電能，由VD1對(duì)BT2充電，由于有光照，光敏電阻呈低阻，VQ4 b極為低電平而截止。當(dāng)晚上無(wú)光照時(shí)光敏電阻呈高阻，VQ4導(dǎo)通，VQ2 b極為低電平也導(dǎo)通，由VQ3、VQ5、C2、R6、L1組成的DC升壓電路工作，LED得電發(fā)光。

　　DC升壓電路其核心就是一個(gè)互補(bǔ)管振蕩電路，其工作過(guò)程為：VQ2導(dǎo)通時(shí)電源通過(guò)L1、R6、VQ4向C2充電，由于C2兩端電壓不能突變，VQ3 b極為高電平，VQ3不導(dǎo)通，隨著C2的充電其壓降越來(lái)越高，VQ3 b極電位越來(lái)越低，當(dāng)?shù)椭罺Q3導(dǎo)通電壓時(shí)VQ3導(dǎo)通，VQ5相繼導(dǎo)通，C2通過(guò)VQ5 ce結(jié)、電源、VQ3 eb結(jié)（由于VQ2導(dǎo)通，我們假設(shè)其ec結(jié)短路，VQ3 e極直接電源正極）放電。

　　當(dāng)放完電后VQ3截止，VQ5截止，電源再次向C2充電，之后VQ3導(dǎo)通，VQ5導(dǎo)通，C2放電，如此反復(fù)，電路形成振蕩，在振蕩過(guò)程中，VQ5導(dǎo)通時(shí)電源經(jīng)L1和VQ5 ce結(jié)到地，電流經(jīng)L1儲(chǔ)能，VQ5截止時(shí)L1產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，和電源疊加后驅(qū)動(dòng)LED，LED發(fā)光。本可以提高電池電壓直接驅(qū)動(dòng)LED，以提高效率，但電池電壓提高，相應(yīng)的太陽(yáng)能電池價(jià)格也大幅提高，只要電路元件設(shè)置合適，其效率還是可以接受的。當(dāng)白天充電不夠時(shí)（如遇上陰雨天等），BT2可能發(fā)生過(guò)放電，這樣會(huì)損壞電池，為此特加R5構(gòu)成過(guò)放保護(hù)：當(dāng)電池電壓降至2V時(shí)，由于R5的分壓使VQ4基極電位不足以使VQ4導(dǎo)通，從而保護(hù)電池。增加R5會(huì)影響VQ4的導(dǎo)通深度。

　　4 光源優(yōu)勢(shì)及選擇

　　目前多數(shù)草坪燈選用LED作為光源，LED壽命長(zhǎng)，可以達(dá)到100000小時(shí)以上，工作電壓低，非常適合應(yīng)用在太陽(yáng)能草坪燈上。特別是LED技術(shù)已經(jīng)經(jīng)歷了其關(guān)鍵的突破，并且其特性在過(guò)去5年中有很大提高，其性能價(jià)格比也有較大的提高。另外，LED由低壓直流供電，其光源控制成本低，使調(diào)節(jié)明暗，頻繁開(kāi)關(guān)都成為可能，并且不會(huì)對(duì)LED的性能產(chǎn)生不良影響。還可以方便地控制顏色，改變光的分布，產(chǎn)生動(dòng)態(tài)幻景，所以它特別適用在太陽(yáng)能草坪燈上。

　　但是LED有它許多固有的特性，使用時(shí)如果不注意就會(huì)造成不良后果。LED目前市場(chǎng)上銷(xiāo)售的發(fā)光效率僅能達(dá)到15lmW，只能達(dá)到三色基色高效節(jié)能燈1/3，三色基色高效節(jié)能燈的發(fā)光效率可以達(dá)到50－60lmW，從價(jià)格上看，目前生產(chǎn)每1m的成本：三色基色高效節(jié)能燈（含電子鎮(zhèn)流器）0.022元，2002年φ5mm白光LED價(jià)格為1.9－3.0元，目前生產(chǎn)每1m的成本價(jià)格相差懸殊。從使用壽命上看，三色基色高效節(jié)能燈（含電子鎮(zhèn)流器）的壽命可以達(dá)到6000h，LED可以達(dá)到100000h以上，從表面上看LED壽命是三色基色高節(jié)能燈（含電子鎮(zhèn)流器）的幾十倍，但是事實(shí)并非如此。目前太陽(yáng)能草坪燈大多數(shù)采用超高亮白光LED，它在20mA下超高亮白光LED光通維持率達(dá)到初始強(qiáng)度50%的時(shí)間（壽命）不到10000h，復(fù)旦大學(xué)電光源所曾經(jīng)證明上述論點(diǎn)。這就是說(shuō)，目前在許多情況下LED并非最好的太陽(yáng)能草坪燈光源，除非它是低檔的使用年限僅1－2年的太陽(yáng)能草坪燈，或者是1W以下的太陽(yáng)能草坪燈。對(duì)于1W以上的太陽(yáng)能草坪燈，最好使用三色基色高效節(jié)能燈。目前有一些太陽(yáng)能草坪燈用30－40只超高亮白光LED，輸入功率2W以上，在這種情況下如果用三色基色高效節(jié)能燈，價(jià)格只有LED的1/10，光通量是原來(lái)的4倍，可喜的是現(xiàn)在已經(jīng)研制成功2－10W的低壓直流三色基色高效節(jié)能燈，壽命可以達(dá)到6000h。

　　根據(jù)上面分析，我們認(rèn)為1W以下的小功率太陽(yáng)能草坪燈，有調(diào)節(jié)明暗，頻繁開(kāi)關(guān)的功能，一般應(yīng)該使用LED作為光源。但是在使用超高亮白光LED時(shí)特別要注意光通維持率問(wèn)題，否則容易引起質(zhì)量事故。對(duì)于功率較大的太陽(yáng)能草坪燈，目前使用三色基色高效節(jié)能燈比較合理。這里要強(qiáng)調(diào)的是，以上結(jié)論僅僅是目前的分析，當(dāng)LED技術(shù)水平提高以后，價(jià)格下降，以上結(jié)論需要調(diào)整。

　　5 遇到的問(wèn)題

　　5.1 光敏傳感器

　　太陽(yáng)能草坪燈需要光控開(kāi)關(guān)，設(shè)計(jì)者往往會(huì)用光敏電阻來(lái)自動(dòng)開(kāi)關(guān)燈，實(shí)際上太陽(yáng)能電池本身就是一個(gè)極好的光敏傳感器，用它做光敏開(kāi)關(guān)，特性比光敏電阻好。對(duì)于僅僅使用一只1.2VNi－Cd電池的太陽(yáng)能草坪燈來(lái)說(shuō)，太陽(yáng)能電池組件由四片太陽(yáng)能電池串聯(lián)組成，電壓低，弱光下電壓更低，以至天沒(méi)有黑電壓已經(jīng)低于0.7V，造成光控開(kāi)關(guān)失靈。在這種情況下，只要加一只晶體管直接耦合放大，即可解決問(wèn)題。

　　5.2 按蓄電池電壓高低控制負(fù)載大小

　　太陽(yáng)能草坪燈往往對(duì)連續(xù)陰雨可維持時(shí)間要求很高，這就增加系統(tǒng)成本。我們?cè)谶B續(xù)陰雨蓄電池電壓降低時(shí)減少LED接入個(gè)數(shù)，或者減少太陽(yáng)能草坪燈每天的發(fā)光時(shí)間，這樣就能減少系統(tǒng)成本。

　　5.3 太陽(yáng)能電池封裝形式

　　目前太陽(yáng)能電池的封裝形式主要有兩種，層壓和滴膠。層壓工藝可以保證太陽(yáng)能電池工作壽命25年以上，滴膠雖然當(dāng)時(shí)美觀，但是太陽(yáng)能電池工作壽命僅僅1－2年。因此，1W以下的小功率太陽(yáng)能草坪燈，在沒(méi)有過(guò)高壽命要求的情況下，可以使用滴膠封裝形式，對(duì)于使用年限有規(guī)定的太陽(yáng)能草坪燈，建議使用層壓的封裝形式。

　　5.4 閃爍變光

　　漸亮漸暗是節(jié)能的好辦法，它一方面可以增加太陽(yáng)能草坪照射效果，另一方面可以通過(guò)改變閃爍占空比控制蓄電池平均輸出電流，延長(zhǎng)系統(tǒng)工作時(shí)間，或者在同等條件下，可減小太陽(yáng)能電池的功率，成本將大幅度下降。

　　5.5 三色基色高效節(jié)能燈的開(kāi)關(guān)速度

　　這個(gè)問(wèn)題非常重要，它甚至決定著太陽(yáng)能草坪燈的使用壽命，三色基色高效節(jié)能燈啟動(dòng)時(shí)有高達(dá)10－20倍的啟動(dòng)電流，系統(tǒng)在承受這樣大的電流情況下可能電壓有大幅度下降，太陽(yáng)能草坪燈無(wú)法啟動(dòng)或者反復(fù)啟動(dòng)，直至損壞。

　　5.6 升壓電路效率的提高及對(duì)LED燈的影響

　　小功率太陽(yáng)能草坪燈一般都有升壓電路，如果采用振蕩電路，電感升壓。電感采用標(biāo)準(zhǔn)色碼電感器，標(biāo)準(zhǔn)色碼電感器中使用開(kāi)放磁路，磁通損失大，所以電路效率低。如果采用閉合磁路制造電感升壓，如磁環(huán)，升壓電路效率將有很大提高。LED的特性接近穩(wěn)壓二極管 《http://www.ledgb.com》，工作電壓變化0.1V，工作電流可能變化20mA左右。為了安全，普通情況下使用串聯(lián)限流電阻，極大的能量損失顯然不適合太陽(yáng)能草坪燈，并且LED亮度隨工作電壓變化，而且一定要自動(dòng)限流，否則將損壞LED。一般LED的峰值電流50－100mA，反高能電池反接或者蓄電池空載，升壓電路峰值電壓過(guò)高時(shí)很可能超過(guò)這個(gè)極限，損壞LED。

　　9、太陽(yáng)能穩(wěn)壓電源電路圖

　　10、多功能太陽(yáng)能充電器電路

　　電路中R1為限流電阻，VD1、VD2為限壓二極管，其正向壓降為0.7 V。開(kāi)關(guān)SB2的作用是當(dāng)沒(méi)有陽(yáng)光時(shí)就斷開(kāi)9防止充電電池逆向放電。當(dāng)陽(yáng)光充足時(shí)，測(cè)量得光伏電池的充電電流一般為150～200 mA。計(jì)算充滿電的時(shí)間可按照下面這個(gè)公式：充電時(shí)間=電池容量×2/充電電流， 女口600 mAh×2/200 mA=6 h。多功能太陽(yáng)能充電器電路：

　　11、太陽(yáng)能控制電路

　　太陽(yáng)能控制電路

　　如圖所示，雙運(yùn)放LM358與R1、R2構(gòu)成兩個(gè)電壓比較器，參考電壓為VDD（+12V）的1／2。光敏電阻RT1、RT2與電位器RP1和光敏電阻RT3、RT4與電位器RP2分別構(gòu)成光敏傳感電路，該電路的特殊之處在于能根據(jù)環(huán)境光線的強(qiáng)弱進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償。如下圖所示，將RT1和RT3安裝在垂直遮陽(yáng)板的一側(cè)，RT4和RT2安裝在另一側(cè)。當(dāng)RT1、RT2、RT3和RT4同時(shí)受環(huán)境自然光線作用時(shí)，RP1和RP2的中心點(diǎn)電壓不變。如果只有RT1、RT3受太陽(yáng)光照射，RT1的內(nèi)阻減小，LM358的3腳電位升高，1腳輸出高電平，三極管VT1飽和導(dǎo)通，繼電器K1導(dǎo)通，其轉(zhuǎn)換觸點(diǎn)3與觸點(diǎn)1閉合，同時(shí)RT3內(nèi)阻減小，LM358的5腳電位下降，K2不動(dòng)作，其轉(zhuǎn)換觸點(diǎn)3與靜觸點(diǎn)2閉合，電機(jī)M正轉(zhuǎn)；同理，如果只有RT2、RT4受太陽(yáng)光照射，繼電器K2導(dǎo)通，K1斷開(kāi)，電機(jī)M反轉(zhuǎn)。當(dāng)轉(zhuǎn)到垂直遮陽(yáng)板兩側(cè)面的光照度相同時(shí)，繼電器K1、K2都導(dǎo)通，電機(jī)M才停轉(zhuǎn)。在太陽(yáng)不停地偏移過(guò)程中，垂直遮陽(yáng)板兩側(cè)光照度的強(qiáng)弱不斷地交替變化，電機(jī)M轉(zhuǎn)-停、轉(zhuǎn)-停，使太陽(yáng)能接收裝置始終面朝太陽(yáng)。4只光敏電阻這樣交叉安排的優(yōu)點(diǎn)是：LM358的3腳電位升高時(shí)，5腳電位則降低，LM358的5腳電位升高時(shí)，3腳電位則降低，可使電機(jī)的正反轉(zhuǎn)工作既干脆又可靠。可直接用安裝電路板的外殼兼作垂直遮陽(yáng)板，避免將光敏電阻RT2、RT3引至蔽陰處的麻煩。使用該裝置，不必?fù)?dān)心第二天早晨它能否自動(dòng)返回。早晨太陽(yáng)升起時(shí)，垂直遮陽(yáng)板兩側(cè)的光照度不可能正好相等，這樣，上述控制電路就會(huì)控制電機(jī)，從而驅(qū)動(dòng)接收裝置向東旋轉(zhuǎn)，直至太陽(yáng)能接收裝置對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng)為止。

　　12、太陽(yáng)能電池并聯(lián)充電器電路圖

　　13、智能型太陽(yáng)能充電電路

　　本文設(shè)計(jì)中采用16個(gè)光伏電池串聯(lián)，組成電壓約為1218V 的太陽(yáng)能組件，通過(guò)采集較高多的光能，保證日照能夠使鋰電池完全充滿電。 供電網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)電路采用正激式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)［ 1 ］ 。 具體電路如圖2所示。

　　圖2 智能型太陽(yáng)能充電電路設(shè)計(jì)主電路

　　太陽(yáng)能組件產(chǎn)生的電能，一路經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)變壓器T1 的122繞組加至開(kāi)關(guān)管Q1 的集電極（ c） ，另一路經(jīng)過(guò)R1 為Q1 提供基極電壓。 當(dāng)基極（ b）的電壓為高電平時(shí)， Q1 開(kāi)始導(dǎo)通，變壓器T1 的122繞組中產(chǎn)生1正2 負(fù)的電動(dòng)勢(shì)，經(jīng)T1 耦合，在T1 的324繞組中產(chǎn)生3正4負(fù)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，此電動(dòng)勢(shì)經(jīng)R5 ， C2 疊加到Q1的基極（ b） ，使Q1 迅速飽和導(dǎo)通。 由于變壓器T1 的122間的電流不能突變，在此過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生1負(fù)2正的電動(dòng)勢(shì)。 變壓器T1 的324繞組中感應(yīng)出3負(fù)4正的電動(dòng)勢(shì)，通過(guò)R5 ， C2 ，使Q1 迅速進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)。 經(jīng)R1 對(duì)C2 的不斷充電， Q1 又開(kāi)始導(dǎo)通，進(jìn)入下一輪的開(kāi)關(guān)振蕩狀態(tài)。 在導(dǎo)通期間， T1 變壓器的副邊繞組526，經(jīng)整流二極管D4 向外輸送能量。

　　穩(wěn)壓電路由穩(wěn)壓管D0、三極管Q2 等元件組成。 當(dāng)負(fù)載減輕或太陽(yáng)能組件輸出電壓升高時(shí)， A 點(diǎn)電壓上升。 當(dāng)該電壓大于511V 時(shí)， D0 擊穿， Q2 因b2e結(jié)正向偏置而迅速導(dǎo)通，使Q1 提前截止，從而使輸出電壓趨于下降；反之，則控制過(guò)程相反，從而使變壓器T1 副邊輸出電壓基本穩(wěn)定。 當(dāng)負(fù)載過(guò)重時(shí)， Q1 的c2e電流增大， R4 上的壓降也隨之增大。 當(dāng)該電壓大于017V 時(shí)， Q2 導(dǎo)通， Q1 截止，達(dá)到過(guò)流保護(hù)的目的。 為避免截止期間變壓器T1 的122 繞組感應(yīng)出的尖峰脈沖擊穿開(kāi)關(guān)管Q1 ，并聯(lián)了尖峰脈沖吸收電路。

　　14、太陽(yáng)能電池快速充電器電路圖

　　15、太陽(yáng)能升壓與電池充電控制電路

　　介紹了太陽(yáng)能升壓電路和充電控制電路的組成及工作原理，并研究了電路的性能，

　　16、太陽(yáng)能收音機(jī)電路

　　太陽(yáng)能收音機(jī)電路

　　太陽(yáng)能是取之不盡，用之不竭的能源。將太陽(yáng)能（或其它光能）直接轉(zhuǎn)換為電能的器件，被稱為太陽(yáng)能電池。隨著人們節(jié)能和環(huán)保意識(shí)的不斷增強(qiáng)，太陽(yáng)能電池正以能源豐富、無(wú)污染、壽命長(zhǎng)、使用維護(hù)簡(jiǎn)便和性能可靠等優(yōu)點(diǎn)，而越來(lái)越受到人們的喜愛(ài)。 　　動(dòng)手制作一臺(tái)用太陽(yáng)能電池供電的小型中波調(diào)幅收音機(jī)，是多么有趣而有愜意的事：白天在陽(yáng)光下，晚上在燈光下，你都可以用它來(lái)收聽(tīng)新聞廣播、學(xué)習(xí)外語(yǔ)。通過(guò)制作，你還可以掌握和了解有關(guān)太陽(yáng)能電池的知識(shí)，拓寬視野，為將來(lái)人類(lèi)進(jìn)一步開(kāi)發(fā)和利用太陽(yáng)能打下基礎(chǔ)。

　　一、太陽(yáng)能收音機(jī)電路工作原理

　　小型太陽(yáng)能收音機(jī)的電路如圖1所示。它采用一只微型收音機(jī)專用集成電路A做高頻放大和檢波，后面用兩只三極管VT1、VT2作低頻放大和射極輸出，最后推動(dòng)8Ω低阻耳塞機(jī)放音。

　　A（型號(hào)為YS414）是一種直接放大檢波式收音機(jī)專用集成電路，它采用TO-92型塑封包裝，其包裝形式與普通9014型塑封小功率晶體三極管完全相 同，外形和引腳排列如圖2（a）所示。各引腳功能：G腳為公共接地端，I腳為輸入端，O腳為輸出端。YS414型集成電路內(nèi)部由9只三極管、16只電阻器 和4個(gè)電容器組成，功能包括一級(jí)高阻輸入緩沖、三級(jí)高頻放大和一級(jí)檢波，其內(nèi)部電路框圖如圖2（b）所示。YS414集成電路具有輸入阻抗高、增益大、耗 電省、外圍元件少、電路無(wú)需調(diào)試等特點(diǎn)，非常適合用于制作微型簡(jiǎn)易收音機(jī)。

　　當(dāng)有太陽(yáng)強(qiáng)光（或燈光）照射到太陽(yáng)能電池板BP上時(shí)，BP表面即發(fā)生光伏效應(yīng)，其兩端輸出一定功率的電能，供收音機(jī)電路工作。磁性天線L和可變電容器 C1組成調(diào)諧回路，這是一個(gè)并聯(lián)諧振電路，調(diào)節(jié)C1可改變諧振頻率，起到選擇所要接收電臺(tái)信號(hào)的作用。磁性天線L采用了中波專用磁棒，具有較高的靈敏度， 可不用外接天線，并且在接受電臺(tái)時(shí)有一定的方向性。由于A具有極高的輸入阻抗，所以調(diào)諧回路可直接接在A的輸入端I和通過(guò)C2入地，而不必象大多數(shù)收音機(jī) 那樣經(jīng)次級(jí)線圈耦合輸入。被送入A的電臺(tái)信號(hào)，經(jīng)A內(nèi)部電路進(jìn)行多級(jí)高頻放大和檢波后，從其O腳輸出音頻電信號(hào)。R1是A的輸入級(jí)偏流電阻器，它通過(guò)A的 輸出負(fù)載電阻器R2接BP正極，可同時(shí)使A具有自動(dòng)增益（AGC）控制能力。如果收音機(jī)接收到的信號(hào)較強(qiáng)，A的工作電流就會(huì)增加，在R2上的電壓降也隨之 增加，使得A的工作電壓下降，內(nèi)部電路增益亦下降，導(dǎo)致A輸出信號(hào)減小，這樣就完成了自動(dòng)增益控制作用。R2偏大時(shí)，AGC控制作用太強(qiáng)，會(huì)使電路增益明 顯降低；R2偏小時(shí)，AGC控制作用太弱，會(huì)使電路產(chǎn)生自激嘯叫聲。C3為高頻旁路電容器，它能濾除檢波信號(hào)中所包含的不需要的高頻成分；C3選取合適的 容量，不僅可獲得良好的音質(zhì)，而且還可獲得較佳的自動(dòng)增益控制特性。

　　由A的O腳輸出的音頻信號(hào)，通過(guò)耦合電容器C4送到電位器RP進(jìn) 行音量調(diào)節(jié)，然后再通過(guò)耦合電容器C5送到VT1、VT2構(gòu)成的低頻放大電路進(jìn)行功率放大，最后推動(dòng)8Ω耳塞機(jī)放音。VT1構(gòu)成前置放大器，它對(duì)音頻信號(hào) 進(jìn)行電壓放大；VT2構(gòu)成射極跟隨器，將插孔XS內(nèi)所接8Ω耳塞機(jī)的阻抗變換為VT2電流放大系數(shù)的β倍（即β×8Ω），以解決VT1所輸出的高阻抗不能 夠與8Ω耳塞機(jī)直接相匹配的問(wèn)題；射極跟隨器同時(shí)具有電流放大作用，可使耳塞機(jī)聲音更為響亮。R3是VT1的直流偏置電阻器，由于VT2的基極直接與 VT1的集電極相連，所以調(diào)節(jié)R3阻值可同時(shí)調(diào)整VT1和VT2的工作點(diǎn)；R4為VT1的發(fā)射極電流負(fù)反饋電阻器，其作用是進(jìn)一步穩(wěn)定VT1和VT2的工 作點(diǎn)。

　　二、太陽(yáng)能收音機(jī)電路元器件選擇

　　BP采用尺寸約為35mm×10mm、開(kāi)路電壓≥2V、短路電流≥8mA的成品太陽(yáng)能電池 板。這種太陽(yáng)能電池板采用單晶硅片工藝制作而成，光電轉(zhuǎn)換效率穩(wěn)定，已被廣泛應(yīng)用于計(jì)算器等弱電流電器中。太陽(yáng)能電池板的功率輸出能力與其面積大小密切相 關(guān)，面積越大，在相同光照條件下的輸出功率也越大。太陽(yáng)能電池板的優(yōu)劣主要由開(kāi)路電壓和短路電流這兩項(xiàng)指標(biāo)來(lái)衡量。業(yè)余測(cè)試方法是：將太陽(yáng)能電池板放在太 陽(yáng)光直射的環(huán)境下，用萬(wàn)用表測(cè)出兩端輸出電壓，即可認(rèn)為是開(kāi)路電壓；再將萬(wàn)用表直接跨接在太陽(yáng)能電池板兩端測(cè)出輸出電流，即認(rèn)為是短路電流。

　　如果一時(shí)購(gòu)買(mǎi)不到太陽(yáng)能電池板，可用三塊尺寸為10mm×5mm、開(kāi)路電壓0.5～0.6V、短路電流≥9mA的2CR32型硅光電池串聯(lián)后代替。這種 硅光電池的外形如圖3所示，它的受光面呈藍(lán)黑色，上面有幾條銀白色的柵線，引出兩根導(dǎo)線作為電池正極；背光面呈銀白色（鍍錫），引出兩根導(dǎo)線作為電池負(fù) 極。

　　A采用YS414型微型收音機(jī)專用集成電路。其主要特點(diǎn)：工作電壓低，在1.3～1.5V就能滿意正常工作；耗電省，無(wú)信號(hào)時(shí)工作電流僅為0.4mA左 右；工作頻帶寬，可達(dá)150～3000kHz；放大能力強(qiáng)，功率增益可達(dá)72dB，自動(dòng)增益控制范圍可達(dá)20dB。跟YS414內(nèi)部電路和功能完全相同、 但生產(chǎn)廠家不同的這類(lèi)集成電路還有：D7642、TA7642、CTC7642、YS7642、BS414、MK-484、2N414型等，它們都可以直 接互換使用。

　　晶體管VT1、VT2均用9014或3DG8型硅NPN小功率低噪三極管，要求VT1的電流放大系數(shù)β值在40～150之間、VT2的β值在20～60之間。

　　磁性天線L需自己繞制，具體方法：用φ0.15mm單股高強(qiáng)度漆包線，在φ5mm×35mm的中波磁棒上單層密繞82圈即可。繞制時(shí)注意，為使線圈不散 脫，應(yīng)用快干膠（或白蠟）將起始處和結(jié)束處粘固住。為調(diào)試方便，在繞制前最好用卡紙做一個(gè)線圈骨架，使做成的線圈能在磁棒上左右移動(dòng)。

　　C1選用5～200PF超小型密封可變電容器；C2、C3和C6均用CT1型瓷介電容器；C4、C5均用CD11-10型電解電容器。R1～R5全部采 用RTX-1/8W型碳膜電阻器。RP選用WH15-1A型不帶開(kāi)關(guān)的小型合成碳膜電位器。XS選用CKX2-3.5型（φ3.5mm口徑）耳塞式耳機(jī)常 用的兩芯插孔。耳機(jī)采用帶有CSX2-3.5型（φ3.5mm）兩芯插頭的8Ω低阻耳塞機(jī)。

　　17、太陽(yáng)能蓄電池充電控制電路圖

　　18、太陽(yáng)能供電板的電路圖

　　太陽(yáng)能供電板的電路如圖1所示。由D1、BT構(gòu)成系統(tǒng)的太陽(yáng)能充電電路。平時(shí)，只要達(dá)到一定光強(qiáng)，太陽(yáng)能電池板便通過(guò)二極管D1為充電電池BT充電，直至飽和。除了太陽(yáng)能充電方式外，我還設(shè)計(jì)了備用的外部直流電源充電接口以防不時(shí)之需。外部充電電路由R1、DS1、D2、BT構(gòu)成，R1選用功率為1W的電阻，當(dāng)R1為10歐姆的時(shí)候，最佳外部充電電壓為3-4伏，DS1為外部充電指示燈，它是利用電阻R1上的壓降來(lái)點(diǎn)亮的。后面的升壓電路是運(yùn)用間歇振蕩器的快速關(guān)斷（截止）的特性而實(shí)現(xiàn)升壓的。S1為供電開(kāi)關(guān)，當(dāng)S1閉合后升壓電路開(kāi)始工作，太陽(yáng)能供電板便可驅(qū)動(dòng)負(fù)載，J1為輸出接口，DS2是輸出指示燈。

　　19、太陽(yáng)能充電過(guò)量保護(hù)電路

　　20、全天候太陽(yáng)能自動(dòng)跟蹤控制器電路圖

　　



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