基于单片机的太阳能充电器 .pdf

基于单片机的太阳能充电器

摘要：随着光伏产业的迅猛发展，涌现出了许多利用太阳这一能量来源的节

能产品。本设计就是利用太阳作为能量来源的基于单片机控制的蓄电池充电器。

本设计考虑到了接入蓄电池的额定电压大小不同，为了方便通用，可以调节充电

电压。输出的充电电压采用Buck/Boost电路进行，通过单片机输出的PWM波

去控制输出的电压大小。由于太阳能技术受一定外界条件的影响，所以本设计还

可以使用市电作为替代电源，提高了设计的可靠性，本设计可以大规模推广使用。

关键词：太阳能BuckBoost电压检测电流检测

1、引言

近年来，随着科技的发展，光伏产业发展迅速，太阳能作为可再生能源在不

久的将来势必会取代不可再生的能源进而成为主流能源。在当今社会，越来越多

的设备小型化，这使得镍镉电池的应用越来越广泛。对电池的充电也越来越频繁，

我国正在努力构建节约型社会，节约资源已经成为全社会的共同责任和共同行

动。因此本设计设计一种对镍镉电池充电的充电器，该充电器可对镍镉电池进行

充电，并具有电池充电指示、充电截止电压选择以及自动断电功能。

2、硬件设计思路

本设计设计的一种电池充电器本质上是对普通电池充电器的拓展，它既能用

市电对电池进行充电又能用太阳能对电池充电并在充满电量后可以自动停止充

电。

通过对电池电压与电池电流的检测与设定值的比较判断电池是否应该充电，

并通过按键选择充电截止电压以后对电池进行充电。开关用来选择充电方式，是

否用市电对电池充电。

2.1单片机单元电路设计

该充电器以STC89C52RC单片机为控制核心，ADC0809为电压检测芯片，

MAX471为电流检测芯片，通过CH340串口电路完成与PC机通信。系统包括

STC89C52RC单片机核心控制单元，电压和电流检测电路设计，BUCK电路单

元，通信单元、按键和LED显示单元单片机的P1口的0-2号管脚接键盘选择充

电截止电压，P1.3管脚接推挽电路控制PMOSTPL8103开关管的关断与导通，

P1.4-P1.7接LED电路显示系统当前充电截止电压。RXD和TXD管脚接CH340

实现数据传输。

2.2电压和电流检测电路设计

由于电流不能直接由A/D转换器转换,因此必须先将其转变成电压信号,然

后才能转换。所以,电流/电压转换电路在测试器中占有很重要的地位。

常用的电流测量方法是在被测电路中串入精密电阻,通过直接采集电阻两端

的电压来获得电流。这种方法的优点是测量简单方便。但当被测电流较大并且串

入的电阻阻值又较大时,电阻的压降对电路的带载能力将产生较大的影响;当被测

电流比较小时,从电阻上直接取得的电压值又可能太小,影响测量准确度。因而,

这种直接测量的方法很难选择一个合适的阻值,以适应电流变化范围较大的情况,

尤其是较小电流的准确测量。由于检测电流须在系统工作的情况下进行,所以上

述的串电阻直接测量的方法不能满足本系统的要求。

本设计选用美国美信公司生产的精密高端电流检测放大器MAX471，它有一

个电流输出端，可以用一个电阻来简单地实现以地为参考点的电流/电压的转换，

并可工作在较宽电压内。OUT端为电流幅度输出端，而SIGN端可用来指示输

出电流的方向。SIGN是一个集电极开路的输出端（仅吸收电流），可和任何采用

电压供电的逻辑电路相连，用100kΩ的上拉电阻即可把SIGN连接到逻辑电源。

对于MAX471来说，在电流从RS-流向RS+时，输出低电平。而当电流从RS+

流向RS-时，输出高电平。在采有电流供电的电路中，无论是充电还是放电，只

要负载电流大于1mA，SIGN端的输出都能精确地指示出电流方向。在SHDN为

高电平时，MAX471进入关闭模式，此时系统的消耗电流小于5μA。在关闭状态

下，SIGN为高阻状态，OUT截止。

ADC0809是美国国家半导体公司生产的CMOS工艺8通道，8位逐次逼近

式A