一種太陽(yáng)能led照明裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及半導(dǎo)體照明技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種太陽(yáng)能LED照明裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]進(jìn)入21世紀(jì)的人類(lèi)面臨的三大主要問(wèn)題是能源、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)，能源和經(jīng)濟(jì)問(wèn)題日益成為制約社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸，人類(lèi)當(dāng)前所使用的礦物能源日趨耗盡，環(huán)境污染日益嚴(yán)重，在嚴(yán)峻的能源替代形勢(shì)和人類(lèi)生態(tài)環(huán)境逐漸惡化的雙重壓力下，開(kāi)發(fā)新能源成為世界各國(guó)關(guān)注的焦點(diǎn)，開(kāi)發(fā)可再生而且不污染環(huán)境的清潔能源的任務(wù)已經(jīng)迫在眉睫。
[0003]太陽(yáng)能作為一種取之不盡、用之不竭的無(wú)污染的潔凈能源，已被公認(rèn)為未來(lái)解決能源危機(jī)的最有效能源;LED燈具有壽命長(zhǎng)、尚效節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)勢(shì)。
[0004]太陽(yáng)能照明技術(shù)目前還存在著效率較低、成本較高的問(wèn)題，尤其是在單體式照明上，所以研發(fā)更節(jié)能、更高光效的新型LED光源是迫在眉睫。目前，市場(chǎng)上的太陽(yáng)能LED照明產(chǎn)品，大多采用的是控制器和驅(qū)動(dòng)電源的分體式設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，由光伏發(fā)電控制器和LED驅(qū)動(dòng)電源模塊的兩套系統(tǒng)組合而成，這樣會(huì)使得整體效率較低、集成度不高，同時(shí)具有設(shè)計(jì)復(fù)雜、工作效率低、系統(tǒng)成本高和可靠性差等缺點(diǎn)，針對(duì)以上不足，提出了一種基于數(shù)字控制雙向同步整流的DC-DC變換器的系統(tǒng)方案，能降低系統(tǒng)的成本和提高整機(jī)電路轉(zhuǎn)換效率，具有良好的工程應(yīng)用價(jià)值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型主要解決的技術(shù)問(wèn)題是太陽(yáng)能LED照明系統(tǒng)存在著整體效率不高，本實(shí)用新型針對(duì)整體效率的問(wèn)題，提供一種太陽(yáng)能LED照明裝置，基于數(shù)字控制的雙向DC-DC太陽(yáng)能LED照明裝置，使得系統(tǒng)成本減小、系統(tǒng)集成度上升，從而提高整體電路的轉(zhuǎn)換效率。
[0006]本實(shí)用新型的基本原理是主電路設(shè)計(jì)一款雙向同步整流DC-DC變換器集合充放電功能來(lái)達(dá)到能量的雙向流動(dòng):當(dāng)DC-DC變換器正向運(yùn)行時(shí)，充電環(huán)路采用Buck型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，利用改進(jìn)的傳統(tǒng)擾動(dòng)觀察法進(jìn)行最大功率點(diǎn)跟蹤，引進(jìn)MPPT功能來(lái)保證最大限度的提高光伏電池的輸出能量，當(dāng)DC-DC變換器反向運(yùn)行時(shí)，放電環(huán)路采用Boost型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，對(duì)LED負(fù)載恒壓驅(qū)動(dòng)，同時(shí)，使用傳感模塊采集的數(shù)據(jù)作為對(duì)比，提供系統(tǒng)的可靠性。另外，由于MOS管的內(nèi)阻很低，本文采用MOS管去替換典型電路中的二極管，能大大降低其本身的損耗。系統(tǒng)設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的數(shù)字控制，使用PIC16F887單片機(jī)為主控制芯片作為微處理器MCUjg有效的提高整體系統(tǒng)的集成度和可靠性，降低系統(tǒng)的體積、重量。
[0007 ] 一種太陽(yáng)能LED照明裝置，包括太陽(yáng)能電池，蓄電池，單片機(jī)，雙向DC-DC電路，放電模塊，充電模塊，LED負(fù)載，傳感模塊，雙向DC-DC電路與放電模塊、充電模塊、蓄電池、單片機(jī)相連，充電模塊與太陽(yáng)能電池相連，放電模塊與LED負(fù)載相連，單片機(jī)與傳感模塊相連。
[0008]雙向DC-DC電路包括雙向同步整流DC-DC變換器、二極管、單向開(kāi)關(guān)組合，然后加上合理控制以達(dá)到能量的雙向運(yùn)動(dòng)，起到集蓄電池充放電為一體的作用，提高整機(jī)系統(tǒng)的集成度和電路轉(zhuǎn)換效率。
[0009]利用改進(jìn)的傳統(tǒng)擾動(dòng)觀察法進(jìn)行最大功率點(diǎn)跟蹤，引進(jìn)MPPT功能來(lái)保證最大限度的提高光伏電池的輸出能量。當(dāng)DC-DC變換器反向運(yùn)行時(shí)，放電環(huán)路采用Boost型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，對(duì)LED負(fù)載恒壓驅(qū)動(dòng)。
[0010]雙向DC-DC變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為非隔離型，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)采用雙向Buck-Boost型變換器。
[0011]變換器電池兩端的輸出使用了LCL濾波器，可以更好的降低電池側(cè)的紋波電流與紋波電壓。
[0012]微控制器MCU選用是由美國(guó)Microchip公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的PIC16F887，它是PIC 16系列的一種低功耗、低成本的單片機(jī)，具有8級(jí)深的硬件堆棧、2路PffM直接輸出通道、14路10位高速A/D轉(zhuǎn)換器等特點(diǎn)，I/O 口功能強(qiáng)大，能夠?qū)Σ蓸与妷哼M(jìn)行實(shí)時(shí)分析，支持在線串行編程且使用方便快捷，完全滿足控制系統(tǒng)的要求。高性能的PIC16F887單片機(jī)作為主要控制芯片，它控制著整個(gè)系統(tǒng)的充、放電管理模塊。
[0013]Buck電路中的開(kāi)關(guān)功率管選用MOSFET功率管，驅(qū)動(dòng)電路使用柵極驅(qū)動(dòng)芯片IR2103R2103芯片是IR公司開(kāi)發(fā)的一種專(zhuān)門(mén)針對(duì)功率管驅(qū)動(dòng)的芯片，并且它具有兩種互相獨(dú)立的高端與低端的輸出通道。因此，只需要一個(gè)IR2103芯片就能夠驅(qū)動(dòng)兩個(gè)MO S開(kāi)關(guān)管。同時(shí)，IR2103芯片有自舉供電作用，在無(wú)需使用額外隔離電源的狀況下，可以很便捷的驅(qū)動(dòng)較小功率的全橋電路。因而，選用IR2103芯片來(lái)驅(qū)動(dòng)電路，使用簡(jiǎn)單方便，電路有較高的可靠性。
[0014]軟件開(kāi)發(fā)采用的是Microchip公司的MPLAB集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，用于PIC等系列數(shù)字信號(hào)控制器的開(kāi)發(fā)應(yīng)用。它是一個(gè)設(shè)計(jì)平臺(tái)、項(xiàng)目管理器以及綜合編輯器的集合體。MPLAB可以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)程序的模擬工作、源程序的編寫(xiě)以及動(dòng)態(tài)過(guò)程的調(diào)試等功能。本文利用這種開(kāi)發(fā)軟件，編寫(xiě)C語(yǔ)言源代碼，并由PIC16F887芯片來(lái)運(yùn)行控制調(diào)試。
[0015]MPLAB提供開(kāi)發(fā)代碼源，但需要安裝編譯器后才能進(jìn)行C語(yǔ)言的編譯。XC 16是一種能提供所有器件、命令使用的編譯器，免費(fèi)版具有一定的代碼優(yōu)化功能。同時(shí)，還需要使用編程器或者在線編程調(diào)試器才能將XC 16編譯的目標(biāo)文件燒錄至單片機(jī)中。而ICD3在線編程調(diào)試器是一種最新的高性?xún)r(jià)的仿真器，它對(duì)該公司出產(chǎn)的全部數(shù)字信號(hào)處理器均適合應(yīng)用。ICD3與MPLAB的調(diào)試界面非常匹配，應(yīng)用方便，可以完成快速的燒錄與調(diào)試工作。
[0016]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0017](I)本實(shí)用新型基于數(shù)字控制的雙向DC-DC太陽(yáng)能LED照明裝置，使得系統(tǒng)成本減小、系統(tǒng)集成度上升，從而提高整體電路的轉(zhuǎn)換效率；
[0018](2)系統(tǒng)控制器控制蓄電池的充電和放電過(guò)程，起到保護(hù)蓄電池的作用，蓄電池充放電采用最大功率點(diǎn)跟蹤算法提升了太陽(yáng)能電池板的光電轉(zhuǎn)換效率，引進(jìn)MPPT功能來(lái)保證最大限度的提高光伏電池的輸出能量，有效避免了蓄電池過(guò)充和過(guò)放，延長(zhǎng)了蓄電池的使用壽命；
[0019](3)由于MOS管的內(nèi)阻很低，本文采用MOS管去替換典型電路中的二極管，能大大降低其本身的損耗，大幅度減少了蓄電池的電量消耗，提高了能源利用率；
[0020](4)使用PIC16F887單片機(jī)為主控制芯片作為微處理器MCU，能有效的提高整體系統(tǒng)的集成度和可靠性，降低系統(tǒng)的體積、重量。
【附圖說(shuō)明】
[0021 ]圖1是太陽(yáng)能LED照明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型較佳實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)闡述，以使實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，從而對(duì)本實(shí)用新型的保護(hù)范圍做出更為清楚明確的界定。
[0023]如圖1所示，一種太陽(yáng)能LED照明裝置，包括太陽(yáng)能電池，蓄電池，單片機(jī)，雙向DC-DC電路，放電模塊，充電模塊，LED負(fù)載，傳感模塊，雙向DC-DC電路與放電模塊、充電模塊、蓄電池、單片機(jī)相連，充電模塊與太陽(yáng)能電池相連，放電模塊與LED負(fù)載相連，單片機(jī)與傳感模塊相連。
[0024]雙向DC-DC電路包括雙向同步整流DC-DC變換器、二極管、單向開(kāi)關(guān)組合，然后加上合理控制以達(dá)到能量的雙向運(yùn)動(dòng)，起到集蓄電池充放電為一體的作用，提高整機(jī)系統(tǒng)的集成度和電路轉(zhuǎn)換效率。
[0025]利用改進(jìn)的傳統(tǒng)擾動(dòng)觀察法進(jìn)行最大功率點(diǎn)跟蹤，引進(jìn)MPPT功能來(lái)保證最大限度的提高光伏電池的輸出能量。當(dāng)DC-DC變換器反向運(yùn)行時(shí)，放電環(huán)路采用Boost型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，對(duì)LED負(fù)載恒壓驅(qū)動(dòng)。
[0026]雙向DC-DC變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為非隔離型，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)采用雙向Buck-Boost型變換器。
[0027]變換器電池兩端的輸出使用了LCL濾波器，可以更好的降低電池側(cè)的紋波電流與紋波電壓。
[0028]微控制器MCU選用是由美國(guó)Microchip公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的PIC16F887，它是PIC 16系列的一種低功耗、低成本的單片機(jī)，具有8級(jí)深的硬件堆棧、2路PffM直接輸出通道、14路10位高速A/D轉(zhuǎn)換器等特點(diǎn)，I/O 口功能強(qiáng)大，能夠?qū)Σ蓸与妷哼M(jìn)行實(shí)時(shí)分析，支持在線串行編程且使用方便快捷，完全滿足控制系統(tǒng)的要求，PIC16F887單片機(jī)作為主要控制芯片，它控制著整個(gè)系統(tǒng)的充、放電管理模塊。
[0029]Buck電路中的開(kāi)關(guān)功率管選用MOSFET功率管，驅(qū)動(dòng)電路使用柵極驅(qū)動(dòng)芯片IR2103R2103芯片是IR公司開(kāi)發(fā)的一種專(zhuān)門(mén)針對(duì)功率管驅(qū)動(dòng)的芯片，并且它具有兩種互相獨(dú)立的高端與低端的輸出通道。因此，只需要一個(gè)IR2103芯片就能夠驅(qū)動(dòng)兩個(gè)MOS開(kāi)關(guān)管。同時(shí)，IR2103芯片有自舉供電作用，在無(wú)需使用額外隔離電源的狀況下，可以很便捷的驅(qū)動(dòng)較小功率的全橋電路。因而，選用IR2103芯片來(lái)驅(qū)動(dòng)電路，使用簡(jiǎn)單方便，電路有較高的可靠性。
[0030]軟件開(kāi)發(fā)采用的是Microchip公司的MPLAB集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，用于PIC等系列數(shù)字信號(hào)控制器的開(kāi)發(fā)應(yīng)用。它是一個(gè)設(shè)計(jì)平臺(tái)、項(xiàng)目管理器以及綜合編輯器的集合體。MPLAB可以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)程序的模擬工作、源程序的編寫(xiě)以及動(dòng)態(tài)過(guò)程的調(diào)試等功能。本文利用這種開(kāi)發(fā)軟件，編寫(xiě)C語(yǔ)言源代碼，并由PIC16F887芯片來(lái)運(yùn)行控制調(diào)試。
[0031 ] 本實(shí)用新型一種太陽(yáng)能LED照明裝置，基于數(shù)字控制的雙向DC-DC太陽(yáng)能LED照明裝置，使得系統(tǒng)成本減小、系統(tǒng)集成度上升，從而提高整體電路的轉(zhuǎn)換效率。
[0032]以上所述僅為本實(shí)用新型的實(shí)施例，并非因此限制本實(shí)用新型的專(zhuān)利范圍，凡是利用本實(shí)用新型說(shuō)明書(shū)及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本實(shí)用新型的專(zhuān)利保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種太陽(yáng)能LED照明裝置，其特征在于:包括太陽(yáng)能電池，蓄電池，單片機(jī)，雙向DC-DC電路，放電模塊，充電模塊，LED負(fù)載，傳感模塊，雙向DC-DC電路與放電模塊、充電模塊、蓄電池、單片機(jī)相連，充電模塊與太陽(yáng)能電池相連，放電模塊與LED負(fù)載相連，單片機(jī)與傳感模塊相連，雙向DC-DC電路包括雙向DC-DC變換器、二極管、單向開(kāi)關(guān)組合，雙向DC-DC變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為非隔離型，變換器電池兩端的輸出使用了 LCL濾波器，Buck電路中的開(kāi)關(guān)功率管選用MOSFET功率管，傳感模塊為光電傳感，單片機(jī)型號(hào)為PIC16F887。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽(yáng)能LED照明裝置，其特征在于:所述雙向DC-DC變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)采用雙向Buck-Boost型變換器。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽(yáng)能LED照明裝置，其特征在于:Buck電路中的驅(qū)動(dòng)電路使用柵極驅(qū)動(dòng)芯片IR2103芯片。
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型提供了一種太陽(yáng)能LED照明裝置，包括太陽(yáng)能電池，蓄電池，單片機(jī)，雙向DC-DC電路,放電模塊，充電模塊，LED負(fù)載，傳感模塊，雙向DC-DC電路與放電模塊、充電模塊、蓄電池、單片機(jī)相連，充電模塊與太陽(yáng)能電池相連，放電模塊與LED負(fù)載相連，單片機(jī)與傳感模塊相連，基于數(shù)字控制的雙向DC-DC太陽(yáng)能LED照明裝置，使得系統(tǒng)成本減小、系統(tǒng)集成度上升，從而提高整體電路的轉(zhuǎn)換效率。
【IPC分類(lèi)】H05B33/08, H02J7/35
【公開(kāi)號(hào)】CN205304367
【申請(qǐng)?zhí)枴?br>【發(fā)明人】李力舟, 楊明
【申請(qǐng)人】楊明
【公開(kāi)日】2016年6月8日
【申請(qǐng)日】2015年12月6日