一種太陽能led照明裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及半導體照明技術領域，特別是涉及一種太陽能LED照明裝置。
【背景技術】
[0002]進入21世紀的人類面臨的三大主要問題是能源、環境和經濟，能源和經濟問題日益成為制約社會經濟發展的瓶頸，人類當前所使用的礦物能源日趨耗盡，環境污染日益嚴重，在嚴峻的能源替代形勢和人類生態環境逐漸惡化的雙重壓力下，開發新能源成為世界各國關注的焦點，開發可再生而且不污染環境的清潔能源的任務已經迫在眉睫。
[0003]太陽能作為一種取之不盡、用之不竭的無污染的潔凈能源，已被公認為未來解決能源危機的最有效能源;LED燈具有壽命長、尚效節能、環保等優勢。
[0004]太陽能照明技術目前還存在著效率較低、成本較高的問題，尤其是在單體式照明上，所以研發更節能、更高光效的新型LED光源是迫在眉睫。目前，市場上的太陽能LED照明產品，大多采用的是控制器和驅動電源的分體式設計結構，由光伏發電控制器和LED驅動電源模塊的兩套系統組合而成，這樣會使得整體效率較低、集成度不高，同時具有設計復雜、工作效率低、系統成本高和可靠性差等缺點，針對以上不足，提出了一種基于數字控制雙向同步整流的DC-DC變換器的系統方案，能降低系統的成本和提高整機電路轉換效率，具有良好的工程應用價值。
【發明內容】
[0005]本實用新型主要解決的技術問題是太陽能LED照明系統存在著整體效率不高，本實用新型針對整體效率的問題，提供一種太陽能LED照明裝置，基于數字控制的雙向DC-DC太陽能LED照明裝置，使得系統成本減小、系統集成度上升，從而提高整體電路的轉換效率。
[0006]本實用新型的基本原理是主電路設計一款雙向同步整流DC-DC變換器集合充放電功能來達到能量的雙向流動:當DC-DC變換器正向運行時，充電環路采用Buck型拓撲結構，利用改進的傳統擾動觀察法進行最大功率點跟蹤，引進MPPT功能來保證最大限度的提高光伏電池的輸出能量，當DC-DC變換器反向運行時，放電環路采用Boost型拓撲結構，對LED負載恒壓驅動，同時，使用傳感模塊采集的數據作為對比，提供系統的可靠性。另外，由于MOS管的內阻很低，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。系統設計基于單片機的數字控制，使用PIC16F887單片機為主控制芯片作為微處理器MCUjg有效的提高整體系統的集成度和可靠性，降低系統的體積、重量。
[0007 ] 一種太陽能LED照明裝置，包括太陽能電池，蓄電池，單片機，雙向DC-DC電路，放電模塊，充電模塊，LED負載，傳感模塊，雙向DC-DC電路與放電模塊、充電模塊、蓄電池、單片機相連，充電模塊與太陽能電池相連，放電模塊與LED負載相連，單片機與傳感模塊相連。
[0008]雙向DC-DC電路包括雙向同步整流DC-DC變換器、二極管、單向開關組合，然后加上合理控制以達到能量的雙向運動，起到集蓄電池充放電為一體的作用，提高整機系統的集成度和電路轉換效率。
[0009]利用改進的傳統擾動觀察法進行最大功率點跟蹤，引進MPPT功能來保證最大限度的提高光伏電池的輸出能量。當DC-DC變換器反向運行時，放電環路采用Boost型拓撲結構，對LED負載恒壓驅動。
[0010]雙向DC-DC變換器的拓撲結構為非隔離型，拓撲結構采用雙向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的紋波電流與紋波電壓。
[0012]微控制器MCU選用是由美國Microchip公司設計生產的PIC16F887，它是PIC 16系列的一種低功耗、低成本的單片機，具有8級深的硬件堆棧、2路PffM直接輸出通道、14路10位高速A/D轉換器等特點，I/O 口功能強大，能夠對采樣電壓進行實時分析，支持在線串行編程且使用方便快捷，完全滿足控制系統的要求。高性能的PIC16F887單片機作為主要控制芯片，它控制著整個系統的充、放電管理模塊。
[0013]Buck電路中的開關功率管選用MOSFET功率管，驅動電路使用柵極驅動芯片IR2103R2103芯片是IR公司開發的一種專門針對功率管驅動的芯片，并且它具有兩種互相獨立的高端與低端的輸出通道。因此，只需要一個IR2103芯片就能夠驅動兩個MO S開關管。同時，IR2103芯片有自舉供電作用，在無需使用額外隔離電源的狀況下，可以很便捷的驅動較小功率的全橋電路。因而，選用IR2103芯片來驅動電路，使用簡單方便，電路有較高的可靠性。
[0014]軟件開發采用的是Microchip公司的MPLAB集成開發環境，用于PIC等系列數字信號控制器的開發應用。它是一個設計平臺、項目管理器以及綜合編輯器的集合體。MPLAB可以實現目標程序的模擬工作、源程序的編寫以及動態過程的調試等功能。本文利用這種開發軟件，編寫C語言源代碼，并由PIC16F887芯片來運行控制調試。
[0015]MPLAB提供開發代碼源，但需要安裝編譯器后才能進行C語言的編譯。XC 16是一種能提供所有器件、命令使用的編譯器，免費版具有一定的代碼優化功能。同時，還需要使用編程器或者在線編程調試器才能將XC 16編譯的目標文件燒錄至單片機中。而ICD3在線編程調試器是一種最新的高性價的仿真器，它對該公司出產的全部數字信號處理器均適合應用。ICD3與MPLAB的調試界面非常匹配，應用方便，可以完成快速的燒錄與調試工作。
[0016]本實用新型的有益效果是:
[0017](I)本實用新型基于數字控制的雙向DC-DC太陽能LED照明裝置，使得系統成本減小、系統集成度上升，從而提高整體電路的轉換效率；
[0018](2)系統控制器控制蓄電池的充電和放電過程，起到保護蓄電池的作用，蓄電池充放電采用最大功率點跟蹤算法提升了太陽能電池板的光電轉換效率，引進MPPT功能來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充和過放，延長了蓄電池的使用壽命；
[0019](3)由于MOS管的內阻很低，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單片機為主控制芯片作為微處理器MCU，能有效的提高整體系統的集成度和可靠性，降低系統的體積、重量。
【附圖說明】
[0021 ]圖1是太陽能LED照明裝置的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖對本實用新型較佳實施例進行詳細闡述，以使實用新型的優點和特征能更易于被本領域技術人員理解，從而對本實用新型的保護范圍做出更為清楚明確的界定。
[0023]如圖1所示，一種太陽能LED照明裝置，包括太陽能電池，蓄電池，單片機，雙向DC-DC電路，放電模塊，充電模塊，LED負載，傳感模塊，雙向DC-DC電路與放電模塊、充電模塊、蓄電池、單片機相連，充電模塊與太陽能電池相連，放電模塊與LED負載相連，單片機與傳感模塊相連。
[0024]雙向DC-DC電路包括雙向同步整流DC-DC變換器、二極管、單向開關組合，然后加上合理控制以達到能量的雙向運動，起到集蓄電池充放電為一體的作用，提高整機系統的集成度和電路轉換效率。
[0025]利用改進的傳統擾動觀察法進行最大功率點跟蹤，引進MPPT功能來保證最大限度的提高光伏電池的輸出能量。當DC-DC變換器反向運行時，放電環路采用Boost型拓撲結構，對LED負載恒壓驅動。
[0026]雙向DC-DC變換器的拓撲結構為非隔離型，拓撲結構采用雙向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的紋波電流與紋波電壓。
[0028]微控制器MCU選用是由美國Microchip公司設計生產的PIC16F887，它是PIC 16系列的一種低功耗、低成本的單片機，具有8級深的硬件堆棧、2路PffM直接輸出通道、14路10位高速A/D轉換器等特點，I/O 口功能強大，能夠對采樣電壓進行實時分析，支持在線串行編程且使用方便快捷，完全滿足控制系統的要求，PIC16F887單片機作為主要控制芯片，它控制著整個系統的充、放電管理模塊。
[0029]Buck電路中的開關功率管選用MOSFET功率管，驅動電路使用柵極驅動芯片IR2103R2103芯片是IR公司開發的一種專門針對功率管驅動的芯片，并且它具有兩種互相獨立的高端與低端的輸出通道。因此，只需要一個IR2103芯片就能夠驅動兩個MOS開關管。同時，IR2103芯片有自舉供電作用，在無需使用額外隔離電源的狀況下，可以很便捷的驅動較小功率的全橋電路。因而，選用IR2103芯片來驅動電路，使用簡單方便，電路有較高的可靠性。
[0030]軟件開發采用的是Microchip公司的MPLAB集成開發環境，用于PIC等系列數字信號控制器的開發應用。它是一個設計平臺、項目管理器以及綜合編輯器的集合體。MPLAB可以實現目標程序的模擬工作、源程序的編寫以及動態過程的調試等功能。本文利用這種開發軟件，編寫C語言源代碼，并由PIC16F887芯片來運行控制調試。
[0031 ] 本實用新型一種太陽能LED照明裝置，基于數字控制的雙向DC-DC太陽能LED照明裝置，使得系統成本減小、系統集成度上升，從而提高整體電路的轉換效率。
[0032]以上所述僅為本實用新型的實施例，并非因此限制本實用新型的專利范圍，凡是利用本實用新型說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本實用新型的專利保護范圍內。
【主權項】
1.一種太陽能LED照明裝置，其特征在于:包括太陽能電池，蓄電池，單片機，雙向DC-DC電路，放電模塊，充電模塊，LED負載，傳感模塊，雙向DC-DC電路與放電模塊、充電模塊、蓄電池、單片機相連，充電模塊與太陽能電池相連，放電模塊與LED負載相連，單片機與傳感模塊相連，雙向DC-DC電路包括雙向DC-DC變換器、二極管、單向開關組合，雙向DC-DC變換器的拓撲結構為非隔離型，變換器電池兩端的輸出使用了 LCL濾波器，Buck電路中的開關功率管選用MOSFET功率管，傳感模塊為光電傳感，單片機型號為PIC16F887。2.根據權利要求1所述的一種太陽能LED照明裝置，其特征在于:所述雙向DC-DC變換器的拓撲結構采用雙向Buck-Boost型變換器。3.根據權利要求1所述的一種太陽能LED照明裝置，其特征在于:Buck電路中的驅動電路使用柵極驅動芯片IR2103芯片。
【專利摘要】本實用新型提供了一種太陽能LED照明裝置，包括太陽能電池，蓄電池，單片機，雙向DC-DC電路,放電模塊，充電模塊，LED負載，傳感模塊，雙向DC-DC電路與放電模塊、充電模塊、蓄電池、單片機相連，充電模塊與太陽能電池相連，放電模塊與LED負載相連，單片機與傳感模塊相連，基于數字控制的雙向DC-DC太陽能LED照明裝置，使得系統成本減小、系統集成度上升，從而提高整體電路的轉換效率。
【IPC分類】H05B33/08, H02J7/35
【公開號】CN205304367
【申請號】
【發明人】李力舟, 楊明
【申請人】楊明
【公開日】2016年6月8日
【申請日】2015年12月6日