太陽(yáng)能高亮度LED照明系統的設計
隨著(zhù)高亮度（HB）LED的出現，專(zhuān)為最大化太陽(yáng)能電池陣列輸出而設計的IC的可用性已經(jīng)引起了對太陽(yáng)能路燈的日益重視。事實(shí)上，太陽(yáng)能照明一度主要限于偏遠地區，現在已成為市政街道照明的主流（它們在白天從太陽(yáng)光和夜晚的街道照亮）。對于工程師來(lái)說(shuō)，由于Allegro Microsystems，Cree，賽普拉斯半導體，凌力爾特，恩智浦半導體，安森美半導體，意法半導體和德州儀器等制造商提供的太陽(yáng)能管理和LED驅動(dòng)IC，高效太陽(yáng)能LED照明系統的設計變得更加簡(jiǎn)單。
太陽(yáng)能照明系統包括太陽(yáng)能電池板，控制器和光源。 HB LED具有非常適合太陽(yáng)能應用的性能特性。與傳統光源相比，這些器件需要更低的電壓，提供更長(cháng)的壽命，并在照明配置中提供更大的靈活性。
HB LED現在使用更少的能量來(lái)生產(chǎn)相同數量的光，制造商正在不斷提高其功效。隨時(shí)可用的設備，如Cree XLamp XM-L LED，能夠達到1，000流明，100流明/W的功效。全行業(yè)的HB LED正在推動(dòng)效率超過(guò)100流明/瓦，美國能源部的調查顯示產(chǎn)量持續快速增長(cháng)（圖1）。
圖1：根據美國能源部的預測，預計HB LED效率將迅速增長(cháng)。
HB-LED驅動(dòng)器
HB LED在光源中是獨一無(wú)二的，需要恒定的直流電流而不是恒定的電壓。與所有這些設備一樣，Cree的HB LED需要恒定電流源，可以明顯改變亮度（圖2a），甚至顏色（圖2b）也可以改變正向電流。
（a）
（b）
圖2：在典型的HB LED中，正向電流的相對較小的變化導致亮度（a）和顏色（b）的可察覺(jué)的變化。
通常，開(kāi)關(guān)穩壓器用于有效調節HB-LED負載的電流。 Allegro Microsystems A6210，安森美半導體NCP3066和TI LM3464/LM3464A等LED驅動(dòng)開(kāi)關(guān)穩壓器專(zhuān)門(mén)設計用于為單個(gè)LED或多個(gè)LED串提供恒定電流輸出。
雖然此類(lèi)器件通常包含片上LED驅動(dòng)器，但TI LM3464/64A的設計允許工程師使用外部MOSFET和檢測電阻來(lái)實(shí)現更高，更精確的LED電流。對于其四個(gè)通道中的每一個(gè)，LM3464/64A驅動(dòng)器級（圖3）包括單獨的LED電流調節器，包括外部MOSFET，電流檢測電阻和片上放大器，用于監視電流檢測電阻兩端的電壓。片上放大器將此電壓與200 mV參考電壓進(jìn)行比較，并根據需要修改MOSFET的柵極電壓，以維持電流調節。
圖3：TI LM3464/64A結合使用內部和外部電路來(lái)調節LED驅動(dòng)電流 - 監控檢測電阻兩端的電壓，根據需要調整外部驅動(dòng)MOSFET的柵極電壓（德州儀器提供）。
賽普拉斯CY8CLED04G01 PowerPSoC將賽普拉斯可編程SoC（PSoC）與片上功率電子器件相結合，為7至32 V范圍內的太陽(yáng)能照明提供單封裝解決方案。對于LED驅動(dòng)，CY8CLED04系列包括多達四個(gè)恒流驅動(dòng)器通道，每個(gè)通道可使用內部MOSFET驅動(dòng)高達1 A的電流。 CY8CLED04G01等獨立系列產(chǎn)品支持使用外部MOSFET來(lái)支持每通道1 A以上的驅動(dòng)電流。
太陽(yáng)能管理
在太陽(yáng)能照明系統中，電源和充電管理功能對于維持太陽(yáng)能電池陣列的最佳輸出效率和維持電池陣列的正常充電狀態(tài)至關(guān)重要。太陽(yáng)能輸出效率取決于將太陽(yáng)能電池板維持在其最大功率點(diǎn)的能力。隨著(zhù)負載，照明甚至太陽(yáng)能電池特性的變化發(fā)生，系統必須能夠通過(guò)最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）將太陽(yáng)能電池陣列恢復到最大輸出。有關(guān)更多信息，請參閱TechZone文章“設計高效太陽(yáng)能電池充電器”。除了具有片上LED驅動(dòng)器功能外，賽普拉斯CY8CLED04G01 PowerPSoC還通過(guò)基于軟件的PSoC內核方法支持MPPT。該設備的內部控制器運行MPPT，負載和充電控制以及系統保護的算法。當太陽(yáng)能電池板電壓降至預設電壓以下時(shí)，其自動(dòng)黃昏至黎明選項將關(guān)閉負載，因此HB LED從電池獲取電力以照亮。當面板電壓達到閾值電壓（指示晴天條件）時(shí)，設備將關(guān)閉負載并開(kāi)始為電池充電。對于電池充電，PowerPSoC算法支持四種鉛酸電池充電模式：完全充電，恒壓充電，涓流充電和過(guò)壓充電，以均衡充電電池。
同樣，恩智浦MPT612采用基于ARM7TDMI-S RISC處理器的基于軟件的方法。工程師可以通過(guò)包含可選軟件模塊來(lái)創(chuàng )建自定義解決方案，以實(shí)現電池管理，負載管理等功能。 MPT612提供專(zhuān)用硬件功能，包括使用適當的電壓和電流傳感器進(jìn)行電壓和電流測量。對于MPPT和其他管理操作，器件使用這些片上測量功能自動(dòng)計算所需參數。容－源－電－子－網(wǎng)－為你提供技術(shù)支持
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