手裡有一塊9V的太陽能電池板,在陽光下實測輸出電流可達1.5A,想用這塊電池板給18650鋰電池充電,不知如何用這塊太陽能電池板製作一個輸出為5V/1A的穩壓電源(手裡的鋰電池充電板的輸入電壓為5V)?
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1 # 四重奏6028217
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2 # 玩轉嵌入式
太陽能電池板的輸出電壓會隨著光照的變化而變化不恆定,在Sunny下可以測到9V電壓1.5A的電流,那麼該電池板的最大輸出電壓估計在9-12V左右。從9-12V降壓到DC5V1A,有很多降壓晶片可以用,比如7805系列,這類LDO的晶片轉化效率不高是個很大的缺點,而且7805是靠壓差來工作的,輸入至少高於6.5V才能穩定的輸出5V。所以本方案不採用7805,推薦一款比較高效、寬壓的降壓方案,晶片為XL1410。
用XL1410實現轉5V1A的方案XL1410的輸入電壓範圍為DC(3.6-18)V,輸出電流最大2A,完全可以滿足該題目的應用,外設電路也不復雜,電路原理圖如下圖所示。
該晶片的參考電壓為1.22V,輸出電壓透過電阻可調,上圖中輸出電壓的計算公式為:
Vout=1.22×(1+R2/R1)
圖中設計的R2電阻的阻值為3.1K,R1的阻值為1K,帶入上述計算公式得出Vout=5.002V,可以滿足本題目的要求。該晶片的轉換效率可達89%,效率比較高。實物模組圖如下所示。
由於該晶片的輸入電壓比較寬,只要輸入電壓高於3.6V即可穩定輸出設定的電壓,所以提高了太陽能電池板的利用效率。晶片封裝為SOP8,如下圖所示。
用太陽能光伏板當作充電糸統電源的最大問題是電壓不穩定。因為受一天中太Sunny照角度變化的影響,電池板的輸出電壓會在0到最大值之間不斷變化。
題主講的9V電壓應該是正午時分日照最好時太陽能電池板的峰值輸出電壓。在其它時間隨著日照角度的傾斜,輸出電壓會急劇下降。因此要保證輸出電壓能維持在5V附近,我們選擇了LM2596作為DC一DC降壓模組。首先把相關器件按下圖所示連線好,調整模組上的調壓電位器,使輸出電壓定為5V,以滿足鋰電充電板對輸λ電壓的需求。
這樣在 電池板輸出6~9V(因模組本身會有一伏多的壓降)範圍內都可正常為鋰電池充電。
如果想再提高太陽能的利用率,可在電池板和LM2596之間再加入XL6009升壓模組,並且把輸出電壓調至12~15V,這樣就可把電池板4V以上的電能全部得到利用。雖然多一次轉換會增加10%左右的能量損失,但糸統總效率還是提升不少。