几乎每个基于太阳能的系统都有一个与之关联的电池，该电池必须由太阳能充电，然后来自电池的能量将用于驱动负载。可以为锂电池充电有多种选择，我们之前还建立了一个简单的锂电池充电电路。但是，用太阳能电池板给电池充电时，最流行的选择是MPPT或最大功率点跟踪器拓扑，因为它提供了比PWM控制充电器等其他方法更好的精度。
MPPT是太阳能充电器中常用的算法。充电控制器测量面板的输出电压和电池电压，然后通过获取这两个数据，将它们进行比较，以确定面板可以提供的最佳功率来为电池充电。无论在任何情况下，无论阳光处于良好还是恶劣的环境下，MPPT充电控制器都使用该最大功率输出因数，并将其转换为电池的最佳充电电压和电流。每当太阳能电池板的输出功率下降时，电池充电电流也会降低。
因此，在恶劣的阳光条件下，电池会根据太阳能电池板的输出连续充电。普通的太阳能充电器通常不是这种情况。因为每个太阳能电池板都具有最大输出电流额定值和短路电流额定值。每当太阳能电池板无法提供适当的电流输出时，电压就会显着下降，负载电流不会发生变化，并且会超过短路电流额定值，从而使太阳能电池板的输出电压为零。因此，在恶劣的阳光条件下充电会完全停止。但是MPPT通过控制电池充电电流，即使在阳光不佳的情况下也可以使电池充电。
MPPT的转换效率约为90-95％。但是，效率还取决于太阳能驱动器温度，电池温度，太阳能电池板质量和转换效率。在此项目中，我们将为锂电池制造一个Solar MPPT充电器并检查输出。您还可以检出基于IoT的太阳能电池监控项目，在该项目中，我们监控安装在太阳能系统中的锂电池的一些关键电池参数。
MPPT充电控制器-设计注意事项
我们在本项目中设计的MPPT充电控制器电路将具有以下规格。
- 它将为2P2S电池（6.4-8.4V）充电
- 充电电流为600mA
- 使用适配器，它将具有附加的充电选项。
构建MPPT控制器所需的组件
- LT3652驱动程序
- 1N5819-3个
- 1万锅
- 10uF电容器-2个
- 绿色LED
- 橙色LED
- 220k电阻
- 330k电阻
- 200k电阻
- 68uH电感器
- 1uF电容器
- 100uF电容器-2个
- 电池-7.4V
- 1k电阻2个
- 桶形插座
MPPT太阳能充电器电路图
完整的太阳能充电控制器电路可以在下图中找到。您可以单击它以查看整个页面，从而获得更好的可见性。
该电路使用LT3652，它是一个完整的单芯片降压型电池充电器，可在4.95V至32V的输入电压范围内工作。因此，太阳能和适配器的最大输入范围为4.95V至32V。LT3652提供恒定电流/恒定电压充电特性。可以通过电流检测电阻器对其进行编程，以获得最大2A的充电电流。
在输出部分，充电器采用3.3V浮动电压反馈基准，因此任何期望的电池浮动电压（最高14.4V）都可以通过电阻分压器进行编程。LT3652还包含一个使用一个简单电容器的可编程安全计时器。达到所需时间后，可用于终止充电。这对于检测电池故障很有用。
LT3652需要MPPT设置，其中可以使用一个电位计来设置MPPT点。当使用太阳能电池板为LT3652供电时，输入调节环路用于将电池板维持在峰值输出功率。维持调节的位置取决于MPPT设置电位器。
所有这些都已连接到原理图。VR1用于设置MPPT点。R2，R3和R4用于设置2S电池的充电电压（8.4V）。设置电池电压的公式可由下式给出：
RFB1 =（VBAT（FLT）•2.5•10 5）/3.3，RFB2 =（RFB1•（2.5•10 5））/（RFB1-（2.5•10 5））
电容器C2用于设置充电定时器。可以使用以下公式设置计时器-
tEOC = CTIMER•4.4•10 6（小时）
D3和C3是升压二极管和升压电容器。它驱动内部开关并促进开关晶体管的饱和。升压引脚的工作电压为0V至8.5V。
R5和R6是并联的电流检测电阻。充电电流可以使用以下公式计算：
RSENSE = 0.1 / ICHG（最大值）
原理图中的电流检测电阻选择为0.5欧姆和0.22欧姆，并联产生0.15欧姆。使用以上公式，它将产生近0.66A的充电电流。C4，C5和C6是输出滤波电容器。
直流桶形插孔的连接方式是，如果将适配器插孔插入适配器插座，则太阳能电池板将断开连接。在没有充电的情况下，D1将保护太阳能电池板或适配器免受反向电流的影响。
太阳能控制器PCB设计
对于上面讨论的MMPT电路，我们设计了如下所示的MPPT充电器控制器电路板。
该设计具有必要的GND铜层以及适当的连接过孔。但是，LT3652需要足够的PCB散热器。这是通过使用GND铜层并将过孔放置在该焊料层中创建的。
订购PCB
现在我们了解了原理图的工作原理，我们可以继续为MPPT太阳能充电器项目构建PCB了 。上述电路的PCB布局也可以从链接下载Gerber。
- 下载GERBER for MPPT太阳能充电器
现在我们的设计已经准备就绪，是时候使用Gerber文件制作它们了。要从PCBGOGO制作PCB很容易，只需执行以下步骤-
第1步： 进入www.pcbgogo.com，如果这是您第一次，请注册。然后在“ PCB原型”选项卡中，输入PCB的尺寸，层数以及所需的PCB数。假设PCB为80cm×80cm，则可以如下设置尺寸。
第2步： 单击 立即报价 按钮继续。如果需要，您将转到一个页面，在其中设置一些其他参数，例如使用的轨道间距等材料。但是大多数情况下，默认值都可以正常工作。我们在这里唯一需要考虑的是价格和时间。如您所见，构建时间仅为2-3天，而PCB的成本仅为5美元。然后，您可以根据需要选择首选的运输方式。
第3步： 最后一步是上传Gerber文件并继续付款。为了确保过程顺利进行，PCBGOGO在继续付款之前会验证您的Gerber文件是否有效。这样，您可以确保您的PCB易于加工，并且能够按承诺达到您的要求。
组装PCB
订购该板后，经过几天的快递，它被装在包装整齐，贴有标签的盒子中，到达了我的手中，并且像往常一样，PCB的质量很棒。我收到的PCB如下所示。如您所见，顶层和底层都达到了预期的效果。
通孔和焊盘尺寸均正确。我花了大约15分钟的时间将其组装到PCB板上才能获得正常工作的电路。组装好的板如下图所示。
测试我们的MPPT太阳能充电器
为了测试该电路，使用了额定值为18V.56A的太阳能电池板。下图是太阳能电池板的详细规格。
使用2P2S电池（8.4V 4000mAH）电池进行充电。完整的电路在中等阳光下进行了测试–
连接完所有组件后，当太阳条件合适时，将设置MPPT，并控制电位计，直到充电LED开始发光。该电路工作得很好，并且可以在下面的视频中找到详细的工作，设置和说明。
希望您喜欢这个项目并学到一些有用的东西。如果您有任何疑问，请留在下面的评论部分。您也可以使用我们的论坛来解答其他技术问题。