太陽能電池板電池充電器DIY制作

電流檢測系統與電池串聯，利用并聯檢測電阻器測量電池的輸入充電電流和輸出放電電流，而無需斷開電路。圖 3 的方框圖僅說明了輸入充電電流。LTC6103 （采用 8 引線 MSOP 封裝，在 4V 至 60V 范圍內工作） 是一個雙路獨立電流檢測放大器，可通過外部檢測電阻器監視電流。該器件以 mV 為單位測量和提供電池充電和放電電流的電流比率輸出。在本文情況下，它幫助指示電池充和放了多少電量。這是一種以低功率損耗讀取電流的方法，這對保持一個高能效系統至關重要。我略微調節了 LTC6103 （DC1116A） 演示板以實現這一點。引腳 8 和 7 分別與進入電池的電流通路 +IN_A 和 -IN_A 串聯。這將提供進入電池的充電電流。引腳 6 和 5 相互掉換后反著連接，以測量電池放電電流通路，+IN_B （引腳 5） 連接到 -IN_A （引腳 7），-IN_B （引腳 6） 連接到 +IN_A （引腳 8）。電阻器的值以 10 為倍數改變和調節，以便在 0.1Ω 并聯檢測電阻器與電路串聯時，輸出以 100mV/A 變化。圖 5 中的萬用表顯示整個系統的結果。太陽能電池板輸出電壓是 17.11V，電池電壓為 12.95V，充電電流是 3.58A.

圖 5：萬用表顯示 17.11V 太陽能電池板輸出，12.95V 電池充電電壓；3.58A 電池充電電流

ADC 和微控制器讀數

我決定，每次檢查電路是否正常運行時不使用電壓表，因為電壓表在沙漠中難以攜帶。為了避免攜帶多個萬用表，我用一個微控制器和 ADC 來讀取系統的電壓值，并在一般的 LCD 顯示屏上顯示信息。這種方法可就電路性能提供實時數據，而無需連接幾個萬用表。

我使用 DC590B 演示板和 LTC2418 8信道 / 16 信道 24 位 ADC 演示板 DC571A.我的同事 Mark Thoren 給了我 PIC 微控制器的嵌入式源代碼樣本，我微調了這個源代碼樣本，以跨 LTC2418 上 ADC 的不同通道對電壓采樣，并以可接受的分辨率、準確地讀出 mV 范圍的電壓值。既然基準電壓的最大范圍是 2.5V，那么我用一種電壓分壓器方法來按比例將電壓降低到 mV 范圍，以在 ADC 上實現正確的測量。通道連接到單個有關的輸入和輸出電壓上，包括電流檢測電壓。這么做非常成功，無需多個萬用表。圖 6 是一個有關這個 LCD 顯示屏的全功能系統的例子。我在 LCD 上得到的最后的顯示提供了有關以下電壓的信息：變化的太陽能電源電壓 Vs、充電電路電壓 Vc、電池電壓 Vb、以及電池上的輸入充電/放電電流 C 和 D.在本文情況下，是“C”，它在充電。放電時，程序將改變到“D”。

圖 6:LCD 讀數：Vs （太陽能電池板電壓）；Vc （充電電路電壓）；Vb （電池電壓）；C = 充電電流 （4.3A），用DC590B PIC 微控制器控制；用 LTC2418 演示板 DC571 ADC 讀取電壓，該演示板由 LTM4601演示板 DC1041A 微型模塊降壓型穩壓器供電。

注意，DC590B 演示板不是靠 12V 軌供電，而是靠 5V 軌供電。需要一個降壓型穩壓器將電壓從電池的 12V 降低到 5V.這個降壓型穩壓器將必須是高效率的，因為電源將來自太陽能電池板和電池，我不想因運行 LCD 顯示屏和微控制器而耗費大量功率。我使用 LTM4601 微型模塊 DC/DC 開關穩壓器演示板 DC1041A.

LTM4601 是一個 LGA 封裝的 15mm x 15mm x 2.8mm 微型模塊 DC/DC 開關穩壓器，在 12A 最大負載電流時，輸入為 4.5V 至 20V，輸出為 0.6V 至 5V.LTM4601 的設計使得非常容易從 12V 電池提供一個穩定的 5V 輸出。該微型模塊包括所有控制支持組件，如電阻器、電容器、MOSFET 和電感器。在這個系統中，效率大約為 90%，使用最小的電池電流，極大地延長了電池壽命。更容易的是，輸出電壓用一個電阻器設置，如果我需要一個不同的電壓軌 （例如 3.3V、2.5V、1.8V、1.5V 和 1.2V），那么在演示板上用一條跨接線可以非常容易地改變這個輸出電壓。

總之，兩塊 BP 太陽能電池板，每塊在 4A 電流時都有 0 至 20V 的輸出，這兩塊太陽能電池板由 20V 輸出的 LTM4607 降壓/升壓型微型模塊開關穩壓器調節，然后再到 14V 輸入的 LTC1435/LT1620 電池充電器，通過一個理想二極管 MOSFET 控制器 LTC4414、一個串聯的電流檢測放大器 LTC6103，最終進入電池；以穩定的 4A 電流充電。在這個設計中，由 LTC2418 在不同的級獲取 ADC 讀數，并將讀數送至由 LTM4601 微型模塊開關穩壓器供電的 DC590B 演示板微控制器，以在 LCD 上顯示結果。圖 7 顯示正在運行的整個系統。

圖 7：運行中的整個系統設計