摘要：  介绍了一种基于低功耗比较器MAX923的智能光伏充电控制器。通过实验验证，该系统充电效率高，特别是在弱光天气情况下，也能很好地将光能转化为电能，充分利用了太阳能。相对于传统的单片机控制的光伏充电控制器，不仅可靠性高，而且成本大幅降低，值得推广应用。

关键字：  智能光伏充电控制器，  单片机

介绍了一种基于低功耗比较器MAX923的智能光伏充电控制器。通过实验验证，该系统充电效率高，特别是在弱光天气情况下，也能很好地将光能转化为电能，充分利用了太阳能。相对于传统的单片机控制的光伏充电控制器，不仅可靠性高，而且成本大幅降低，值得推广应用。

关键词：MAX923;光伏充电;控制器;弱光

一引言

独立光伏发电装置的广泛应用，为发展偏远地区的基础设施和改善人们生活质量发挥了积极有效的作用。但由于所设计的充电控制器不合理，造成控制器故障较多、维修麻烦，影响了正常使用。并且传统的以单片机为内核的控制器成本很高，限制了太阳能的普及应用。为此，我们研制了一种电路简单、性能稳定可靠、故障率低、成本低的新型光伏充电控制器。

二智能充电器的电路组成部分

光伏充电控制器主要由光伏组件、控制电路、采样电路和蓄电池组成，如图1所示。

本电路采用MAXIM公司的MAX923芯片作为控制芯片。MAX923是一种低功耗比较器，内置一个1.182V±1%电压基准，TTL/COMS兼容输出，单电源供电电压范围在+2.5～+11V。MAX923芯片内部电路如图2所示。

由于太阳能的不确定性，只能将蓄电池作为各芯片电源的来源。本系统需要为比较器LM324提供+12V、两个光耦各+12V、MAX923和采样电压出口+5V。由于需要隔离，所以选用一个带隔离的DC/DC电源模块进行供电。供电电源框图如图3所示。

使用光伏板直接给蓄电池充电，在光强较大时充进的电能多，但输入电压不可控，容易损坏蓄电池;而在弱光情况下充电电流很小，无法满足蓄电池的充电要求，不能充分使用太阳光能量。鉴于此，我们设计一种新型充电控制系统，既能快速稳定给蓄电池充电，又能实现光伏板的最大功率跟踪。电路原理图如图4所示。通过检测C上的电压来控制开关管的通断，达到给蓄电池充电的目的。

要使单片机检测蓄电池端电压，需以某种途径把其变化映射到0～5V的范围内。在测量中，需要用低压器件去测量高电压、强电流模拟量，如果模拟量与数字量之间没有电气隔离，那么高电压、强电流很容易串入低压器件，并将其烧毁。

本次设计采用精密电阻进行比例衰减，把输入电压量程范围转化为A/D转换器的量程范围，然后经RC滤波，再送给A/D转换器测量。光耦TLP521可以较好地实现输入侧和输出侧之间的隔离，且这种接法实现了线性传输的功能。电压采样电路原理图如图5所示。

三MAX923外围电路和开关管驱动电路的设计

本文的控制核心在MAX923，只有正确设置该芯片的外围电路参数才能达到理想的充电目的。

驱动芯片采用HCPL3120，该芯片内部为一光耦隔离，其应用电路很成熟，在此不详述。MAX923外围电路及开关驱动电路如图6所示。

1控制原理

控制思路如下：电容C上的电压大于28V时，MAX923输出高电平，3120光耦开通，输出高电平驱动开关管开通，电容储存的能量给蓄电池放电，同时电容电压开始下降。放电电流大小由电容值决定，可通过控制电容值来控制充电电流大小;当电容C上的电压小于22V时，MAX923输出低电平，3120输出低电平，开关管关断，光伏板给电容充电。如此循环往复。

2实验结果分析

根据上述工作原理的分析，用开路电压为36V和24V蓄电池搭建电路实验，得到的电容C两端电压波形和Q门极驱动波形如图7所示。

由图7(a)可知，光伏板输出电压稳定在22～28V之间，当电压高于28V时，MAX923产生驱动脉冲使开关Q导通，给蓄电池充电。开关一打开，电容电压随之下降，当电压被拉低到22V时，断开充电开关Q，直至光伏板的开路电压达到28V时再打开，从而实现对蓄电池的充电控制。由于28V是光伏板的最大功率点对应的电压值，所以光伏板工作在最大功率状态。在蓄电池一侧串入一个0.7Ω的采样电阻R9，其上的电压波形如图8所示。

由图可知，最大充电电流：

完全满足蓄电池充电要求。

四结束语

本文介绍的光伏充电控制器，可靠性高、成本较低，通过现场试验采集波形图的分析，验证了该方法能有效地对蓄电池进行充电，非常适用于在小功率光伏发电系统中推广。