MOS管在太阳能LED照明系统中的应用

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：

功率：30W

最大输出电压：21V

最大输出电流：1.42A

控制器主控芯片：STM32C8T6

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

LED负载驱动：RT9624芯片

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：

图中两个MOS管为NMOS管，可用微碧VBsemi产品型号为VBA1302的NMOS管

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：

4节锂电池直流电源电压：10V~16.8V

差分检测电路：LM358D双运算放大器

用多个三极管驱动MOS管开关

MOSFET场效应管的选择：

上两极级联桥臂采用PMOS管AOD4185

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：

电路采用AO4805 双PMOS管，可以降低成本

也可选用微碧VBsemi型号为VBA1302的MOS管

微碧半导体MOS管封装及应用

微碧半导体企业主要产品的封装有：SOP-8 、TO-220（F）、TO-263、TO-247、TO-252、TO-251、SOT-23、SOT-223、SOT-89、QFN等系列封装产线。

【微碧部分MOS管产品封装】

广泛应用于3C数码、安防设备、测量仪器、广电教育、家用电器、军工/航天、可穿戴设备、汽车电子、网络通信、物联网IoT、新能源、医疗电子、照明电子、智能家居、电脑主板显卡、MID\UMPC 、GPS、蓝牙耳机、PDVD、车载DVD、汽车音箱、液晶显示器、移动电源、手机电池（锂电池保护板）、LED电源等产品。微碧半导体有限公司以饱满的激情，拼搏务实的干劲，不断创新进取，致力于为客户群体打造出一座高效、便捷、直通、优质的服务桥梁。

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