太陽能LED照明系統的應用意義
在世界各國，對綠色環保能源的需求趨勢都與日俱增，越來越多行業開始重視環保元素在其行業內的發展潛力。太陽能作為一種現知的用途最為廣泛的可再生能源，它在綠色產業中占有重要地位。太陽能與LED的結合，使太陽能LED照明系統具有了綠色環保和高效率的雙重優點，促進這類系統的普及，對緩解能源短缺有重大意義，也符合綠色生態友好的行業發展趨勢。
太陽能LED照明系統的優化
【太陽能LED照明系統基本結構】
雖然太陽能LED照明系統具有生態友好和高效的特點，但它的電池組在所占成本高，且由于組內電池特性不同，電池組需要根據控制不斷地接受、釋放能量，整體使用壽命與單個電池相比是下降的。這一缺點雖然在后來也有許多學者提出了解決方案，但都存在成本過高、結構復雜等問題，難以直接移植入小功率太陽能LED照明系統中應用。
2019年，湖北工業大學的Wei Mei分析了目前的太陽能LED照明系統電池管理策略的優缺點，在此基礎上對太陽能LED照明系統進行優化改良，通過將載波層疊思想應用于級聯拓撲結構，提出了一種基于載波層疊的電池管理策略，用以平衡電池組中各電池的工作電壓。在成本、體積及開關耗損的基礎上，設計了一種太陽能LED照明系統硬件電路，使電池組內各電池迅速達到均衡狀態，讓該照明系統穩定工作、延長壽命，并且降低了生產成本，除了應用于家庭照明及移動式照明外，提高功率就可應用于路燈、發電站等，應用范圍廣。
太陽能LED照明系統硬件電路主要技術參數
l 功率：30W
l 最大輸出電壓：21V
l 最大輸出電流：1.42A
l 控制器主控芯片：STM32C8T6
l 儲能單元：鋰電池+MOS管*2，多組儲能單元組成電池充放管理電路
l LED負載驅動：RT9624芯片
l 數據參數傳輸：CC2530模塊
【家用太陽能IED控制器系統框圖】
DC/DC電路設計
該系統主電路采用Buck-Boost雙向電路，可以實現在一個變換器中完成太陽能板和電池間的能量轉移互換。
【Buck-Boost雙向電路】
Buck-Boost雙向電路主要參數:
l 圖中兩個MOS管為NMOS管，可用微碧VBsemi產品型號為VBA1302的NMOS管
l 電感：240μH
電池管理電路的設計
用級聯橋臂拓撲機構設計了電池充放電管理電路，電路采用5節鋰電池作為儲能介質，工作時為保證電壓等級，需要將其中4節電池級聯組成直流電源。
【電池充放管理電路中上兩極級聯橋臂電路】
【電池充放管理電路中下三極級聯橋臂電路】
電池充放管理電路主要構成：
l 4節鋰電池直流電源電壓：10V~16.8V
l 差分檢測電路：LM358D雙運算放大器
l 用多個三極管驅動MOS管開關
MOSFET場效應管的選擇：
l 上兩極級聯橋臂采用PMOS管AOD4185
l 下三級級聯橋臂采用NMOS管AOD4184
輔助電路設計
【太陽能板與LED防反接及充放電開關電路】
此電路除了防反接之外，還能對太陽能板——鋰電池充電和鋰電池——LED放電進行控制。
MOSFET場效應管的選擇：
l 電路采用AO4805 雙PMOS管，可以降低成本
l 也可選用微碧VBsemi型號為VBA1302的MOS管
微碧半導體MOS管封裝及應用
微碧半導體企業主要產品的封裝有：SOP-8 、TO-220（F）、TO-263、TO-247、TO-252、TO-251、SOT-23、SOT-223、SOT-89、QFN等系列封裝產線。
【微碧部分MOS管產品封裝】
廣泛應用于3C數碼、安防設備、測量儀器、廣電教育、家用電器、軍工/航天、可穿戴設備、汽車電子、網絡通信、物聯網IoT、新能源、醫療電子、照明電子、智能家居、電腦主板顯卡、MID\UMPC 、GPS、藍牙耳機、PDVD、車載DVD、汽車音箱、液晶顯示器、移動電源、手機電池（鋰電池保護板）、LED電源等產品。微碧半導體有限公司以飽滿的激情，拼搏務實的干勁，不斷創新進取，致力于為客戶群體打造出一座高效、便捷、直通、優質的服務橋梁。
參考文獻
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