12v太阳能充电电路图大全（七款12v太阳能充电原理图详解） - 全文

  这个太阳能充电控制装置，其功能是调节从光电板流入可充电的电池电源。它易于安装，浮动电压由一个电位器调节，控制器具有均流充电、自动温度补偿和极性反接保护功能。

  该电路的设计目标是高效，简单，可靠和使用的现场可更换的部件。该电路的设计是无线电静默，这使得它适合于业余无线安培的太阳能电池板，和一个额定容量为400VA的铅酸蓄电池或其他可充电电池，再加上这个太阳能充电控制器，就组成了一个中等功率的太阳 能供电系统。

  太阳能电池板的输出电流和电池的容量相匹配是很重要的。蓄电池典型的最大充电电流为容量的1/20（原文如此，但通常会认为是1/10），所以 100VA的电池应配以输出电流不大于5安培的太阳能电池板。最好是检查电池制造商的数据表来找到最大允许充电电流，进而选择一个太阳能电池板，不超过该 值。另一方面，如果太阳能电池板的输出电流过低时，电池可能永远都不可能完全充电。

  本文设计中采用16个光伏电池串联，组成电压约为1218V 的太阳能组件，通过采集较高多的光能，保证日照能够使锂电池完全充满电。供电网络设计电路采取正激式拓扑结构 。具体电路如图2所示。

  太阳能组件产生的电能，一路经过开关变压器T1 的122绕组加至开关管Q1 的集电极（c），另一路经过R1为Q1 提供基极电压。当基极（b）的电压为高电平时，Q1 开始导通，变压器T1 的122绕组中产生1正2 负的电动势，经T1 耦合，在T1 的324绕组中产生3正4负的感应电动势，此电动势经R5，C2 叠加到Q1的基极（b），使Q1 迅速饱和导通。由于变压器T1 的122间的电流不能突变，在此过程中会产生1负2正的电动势。变压器T1 的324绕组中感应出3负4正的电动势，通过R5，C2，使Q1 迅速进入截止状态。经R1 对C2 的不断充电，Q1 又开始导通，进入下一轮的开关振荡状态。在导通期间，T1 变压器的副边绕组526，经整流二极管D4 向外输送能量。

  稳压电路由稳压管D0、三极管Q2 等元件组成。 当负载减轻或太阳能组件输出电压升高时，A 点电压上升。当该电压大于511V 时，D0 击穿，Q2 因b2e结正向偏置而迅速导通，使Q1 提前截止，从而使输出电压趋于下降；反之，则控制过程相反，从而使变压器T1 副边输出电压基本稳定。 当负载过重时，Q1 的c2e电流增大，R4 上的压降也随之增大。当该电压大于017V 时，Q2 导通，Q1 截止，达到过流保护的目的。 为避免截止期间变压器T1 的122 绕组感应出的尖峰脉冲击穿开关管Q1 ，并联了尖峰脉冲吸收电路。

  此设计是一种 20A 上限功率点跟踪 （MPPT） 太阳能充电控制器，专为对应于 12V 和 24V 面板的太阳能面板输入而设计。此设计面向中小型功率太阳能充电器解决方案，可以通过 12V/24V 面板和 12V/24V 电池工作，输出电流高达 20A。此设计注重扩展性，通过将 MOSFET 改为 100V 额定部件可以轻松适应 48V 系统。用户还能够最终靠使用当前所用的 MOSFET 的 TO-220 封装版本将电流增加到 40A。这种太阳能 MPPT 充电控制器在设计时即考虑了现实因素，这中间还包括电池反向保护以及硬件中提供但未作配置的软件可编程警报和指示。此设计在 24V 系统中以全负载状态工作的效率高于 97%。对于 12V 系统，效率高于 96%，这中间还包括电池反向保护 MOSFET 中的损耗。

  电路是由蓄电池、控制器、用电器及充电部分所组成。其中：稳压二极管DWl、电阻R1、R2组成欠电压检测电路，三极管Q1、Q2及电阻R3和继电器组成欠电压自动断电控制、执行电路。K1、K2分别为手动“关”、“开”机按钮开关，PV+是太阳能电池板充电输入正极接线V电子节能灯。

  当需要用电时。按动按钮开关K2，此时继电器线圈得电吸合；同时继电器触点（1）和触点（3）闭合接通，蓄电池的正电压从触点（1）流过触点（3）；电路得电工作。当蓄电池电压高于10.8V时稳压二极管D1被击穿导通，三极管Q1、Q2正偏导通，此时继电器维持自保导通状态，即使松开按钮K2，电路依然处于正常工作状态。当需要关闭电源时，用手按动关断按钮K1，此时Q1基极b接地，Q1、Q2同步截止，继电器断开，关机断电。当蓄电池的放电电压低于10.8V时。

  应停止放电，以防过放电损坏蓄电池。这一功能由欠电压检测电路DW1、R1、R2和执行电路Q1、Q2、R3和继电器完成。当蓄电池电压低于10.8V时、DWl反向截止，因此导致Q1、Q1截止、继电器断电，达到了自动断电，保护蓄电池过放电的目的。

  分时、分压控制太阳能灯，就是根据夜晚不同时间段人们对光照度的不一样的要求，以及太阳电池白天吸收能量的大小，控制太阳能灯的输入功率，达到用最小成本设计出能够很好的满足最恶劣气象条件下人们对太阳能灯的最基础要求的目的。

  该控制电路适合以12只LED为光源的草坪灯。U中包含驱动、光控检测、脉宽调制、电池电压检测等电路。其1脚为使能端，2脚为电源电压端，4脚为负载电流调整口，5脚为开关口，8脚为接地端，3、6、7均悬空。改变R4的阻值能改变LED的工作电流，其最大允许电流为500mA，M接地时电流最小。

  J1为太阳电池，J2为电源开关，J3为2节镍氢电池。为降低管压降，VD1、VD2可采用肖特基二极管。改变R5、R6可调节蓄电池的分压保护值，改变R1、R2可调节分时值。该电路能在尽可能降低太阳电池成本的基础上，保证照明时间，具备极高的性价比。

  PIC 12F675控制蓄电池的过充电、过放电，开、关路灯功能，定时点亮、天黑自动点亮、延时点亮、自动跟踪点亮等功能，路灯点亮测试控制功能，LED指示功能等。

  由蓄电池 BTl 、蓄电池过充电控制执行场效应管 01 、三端稳压器 U1 组成电源供电系统； Q2 、 Q4．组成放电控制；K1 手动， R_GM1 光控自动开灯系统，蓄电池分压电阻，发光指示二极管等部分所组成。太阳能电池板电压由接口J3输入．经防反充二极管 D1 后分成两路，一路经 U1 LM 78L 05 稳压后，为 PIC 12F675单片机提供工作电源，另一路经 FB 保险丝给蓄电池充电。单片机上电后，首先由 Rf 、 Cf组成的硬件电路进行复位．然后由软件控制U2 ③脚 GP4 输出高电平，让 Q4 导通、 Q2 截止，控制管理系统停止放电，再检测 U2⑦脚 GP0 上的分压值，通过内部 A/ D 转换及软件运算间接检测、判断蓄电池是否欠压、过压．若蓄电池发生过充电，则通过软件控制U2 ②脚 GP5 输出高电平，使 Q1导通．短路太阳能电池板、停止向蓄电池充电，同时点亮“过充电”指示灯 LED2；若未发生过充电，则 U2 ②脚 GP5输出低电平，允许蓄电池充电。通过检验测试 U2 ⑥脚 GP1 所接的光敏电阻R_GM1上的分压值，判断是不是已经“天黑，到了开路灯时间”，若到了预设的开灯点，则由软件控制 u2 ③脚 GP4 输出低电平，使 Q4截止、02 导通，点亮路灯。若不到开灯点，则程序返回，循环检测上述诸参数。

  K1 是手动开灯按钮。按下 K1 ，路灯点亮。单片机通过检验测试光敏电阻R_GM1上的分压值，判断是否“天黑”，若是天黑．则按设计的基本要求点亮路灯，若否，单片机进入路灯控制器“测试”功能：2分钟后路灯自动熄灭。

  路灯控制管理系统工作原理：白天光伏电池向蓄电池充电，晚上蓄电池提供电力供路灯照明。所以蓄电池将构成一个充放电循环。太阳能路灯照明控制电路包括光伏电池、蓄电池、路灯和控制器四部分。设计中采用AT89S52单片机，并将其作为智能核心模块。外围电路最重要的包含太阳能电池电压采样模块、蓄电池电压采样模块、键盘电路模块、LED显示模块、充放电控制模块等。图1是太阳能路灯控制器结构设计图。

  太阳能路灯控制器选择ATMEL公司的8位单片机AT89S52为核心的智能控制模块，在整体上具有低功耗、性能高的特点。

  系统正常工作电压为5V，系统采用12V／24V的铅酸蓄电池供电，蓄电池电压不稳定，所以要对电源进行稳压。本系统采用LM7805三端稳压器，其输入电压在5～24V时均能够保证输出为稳定的+5V。LM7805组成稳压电源只需要很少的外围元件，用起来十分便捷，工作稳定可靠J。系统电源电路如图4所示。

  太阳能电池采样和蓄电池采样对于系统正常运行起着很重要的作用。太阳能路灯控制器要对蓄电池充放电做到合理控制，即需对蓄电池、太阳能电池板电压进行采样。为此，AT89S52单片机就要外接A／D转换模块，把电压转换为数字信号，系统选用v／F转换芯片LM331组成数模转换电路J。在系统采样设计中，为避免因为外部因素导致AT89S52程序跑飞或死机，提高系统稳定性，在LM331与单片机之间还需增加单通道的高速光电隔离器6n137J。图5为太阳能电池板采样电路图。系统蓄电池采样和太阳能电池板采样电路相同。

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