太阳能LED照明系统的应用意义
在世界各国，对绿色环保能源的需求趋势都与日俱增，越来越多行业开始重视环保元素在其行业内的发展潜力。太阳能作为一种现知的用途最为广泛的可再生能源，它在绿色产业中占有重要地位。太阳能与LED的结合，使太阳能LED照明系统具有了绿色环保和高效率的双重优点，促进这类系统的普及，对缓解能源短缺有重大意义，也符合绿色生态友好的行业发展趋势。
太阳能LED照明系统的优化
【太阳能LED照明系统基本结构】
虽然太阳能LED照明系统具有生态友好和高效的特点，但它的电池组在所占成本高，且由于组内电池特性不同，电池组需要根据控制不断地接受、释放能量，整体使用寿命与单个电池相比是下降的。这一缺点虽然在后来也有许多学者提出了解决方案，但都存在成本过高、结构复杂等问题，难以直接移植入小功率太阳能LED照明系统中应用。
2019年，湖北工业大学的Wei Mei分析了目前的太阳能LED照明系统电池管理策略的优缺点，在此基础上对太阳能LED照明系统进行优化改良，通过将载波层叠思想应用于级联拓扑结构，提出了一种基于载波层叠的电池管理策略，用以平衡电池组中各电池的工作电压。在成本、体积及开关耗损的基础上，设计了一种太阳能LED照明系统硬件电路，使电池组内各电池迅速达到均衡状态，让该照明系统稳定工作、延长寿命，并且降低了生产成本，除了应用于家庭照明及移动式照明外，提高功率就可应用于路灯、发电站等，应用范围广。
太阳能LED照明系统硬件电路主要技术参数
l 功率：30W
l 最大输出电压：21V
l 最大输出电流：1.42A
l 控制器主控芯片：STM32C8T6
l 储能单元：锂电池+MOS管*2，多组储能单元组成电池充放管理电路
l LED负载驱动：RT9624芯片
l 数据参数传输：CC2530模块
【家用太阳能IED控制器系统框图】
DC/DC电路设计
该系统主电路采用Buck-Boost双向电路，可以实现在一个变换器中完成太阳能板和电池间的能量转移互换。
【Buck-Boost双向电路】
Buck-Boost双向电路主要参数:
l 图中两个MOS管为NMOS管，可用微碧VBsemi产品型号为VBA1302的NMOS管
l 电感：240μH
电池管理电路的设计
用级联桥臂拓扑机构设计了电池充放电管理电路，电路采用5节锂电池作为储能介质，工作时为保证电压等级，需要将其中4节电池级联组成直流电源。
【电池充放管理电路中上两极级联桥臂电路】
【电池充放管理电路中下三极级联桥臂电路】
电池充放管理电路主要构成：
l 4节锂电池直流电源电压：10V~16.8V
l 差分检测电路：LM358D双运算放大器
l 用多个三极管驱动MOS管开关
MOSFET场效应管的选择：
l 上两极级联桥臂采用PMOS管AOD4185
l 下三级级联桥臂采用NMOS管AOD4184
辅助电路设计
【太阳能板与LED防反接及充放电开关电路】
此电路除了防反接之外，还能对太阳能板——锂电池充电和锂电池——LED放电进行控制。
MOSFET场效应管的选择：
l 电路采用AO4805 双PMOS管，可以降低成本
l 也可选用微碧VBsemi型号为VBA1302的MOS管 |
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