[发明专利]基于DC／DC升压稳压器的太阳能草坪灯系统

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能电源灯，具体是指基于DC／DC升压稳压器的太阳能草坪灯系统。

背景技术

随着经济的发展和社会的进步，人们对能源提出了越来越高的要求，寻找新能源已成为当前人类面临的迫切课题。由于太阳能发电具有火电、水电、核电所无法比拟的清洁性、安全性、资源的广泛性和充足性，太阳能被认为是二十一世纪最重要的能源。太阳能的存储是太阳能产品发展的关键，目前主要采用各种电池，但是电池的充电时间长、寿命短以及不环保一直是太阳能产品发展的瓶颈，而超级电容器作为一种充电快、寿命长、绿色环保型储能元件，它给太阳能产品的发展带来了新的活力。本文详细介绍了一种超级电容器太阳能草坪灯的设计及实现方法。该草坪灯很好的结合了太阳能和超级电容器的优势，它无需安装其他电源，就可以主动发光，还能够根据环境光线的强弱自动控制灯的开关，而且安装方便、不用布线、工作稳定可靠、免维护、环保无污染、使用寿命长，可广泛应用于广场绿地、小区草坪等场所。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单，控制方式简单、生产成本低、环保节能的基于DC／DC升压稳压器的太阳能草坪灯系统。

本发明的实现方案如下：基于DC／DC升压稳压器的太阳能草坪灯系统，主要由太阳能充电电路、以及与太阳能充电电路连接的驱动LED稳压电路和光控电路构成，所述驱动LED稳压电路和光控电路连接，且所述驱动LED稳压电路与LED灯连接；所述LED稳压电路包括CMOS工艺制造且静态电流极低的VFM开关型DC／DC升压稳压器D1；所述DC／DC升压稳压器D1包括三个引脚，DC／DC升压稳压器D1的3号引脚连接有电感L1和二极管D3，所述二极管D3的另一端与DC／DC升压稳压器D1的1号引脚连接，且所述电感L1的另一端连接有接地电容C1，所述DC／DC升压稳压器D1的1号引脚还连接有接地电容C3。

所述太阳能充电电路主要由防过压电路和防反充电路构成。

所述太阳能充电电路主要由负极接地的硅电池U1、以及与硅电池U1正极依次串联的二极管D1、电容C1构成，所述电容C1的负极接地，且所述硅电池U1、以及与硅电池U1正极依次串联的二极管D1、电容C1构成防反充电路。

所述硅电池U1还并联有三极管Q2，所述三极管Q2的3号引脚与硅电池U1的正极连接，三极管Q2的2号引脚与硅电池U1的负极连接，且所述三极管Q2的1号引脚连接有稳压管ZD1和电阻R1，所述稳压管ZD1的另一端与三极管Q2的3号引脚连接，所述电阻R1另一端与三极管Q2的2号引脚连接，所述硅电池U1、三极管Q2、电阻R1构成防过压电路。

所述接地电容C1为极性电容，其电压阀值为2.5V，电容量为225F。

所述接地电容C3为极性电容，其电容量为47uF。

选用CMOS工艺制造且静态电流极低的VFM开关型DC／DC升压稳压器D1，DC／DC升压稳压器D1芯片内部包括VFM控制电路、LX开关驱动晶体管、基准电压单元、振荡器、误差比较放大器、电压采样电阻、LX开关保护电路等。DC／DC升压稳压器D1芯片外部只需要一个电感、一个输出电容和一个肖特基二极管就可以提供稳定的低噪声输出电压。该稳压器具有8μA的极低输入电流、低纹波、低噪声特性，效率可达到80％，并具有0.6 V的极低启动电压，输出电压精度可达±2.5％。

其中DC／DC升压稳压器D1外围的电感L1和二极管D3会影响转换效率，此外，电容C3和电感L1也会影响输出波纹。因此。设计时应选择合适的电感L1、电容C3和肖特基二极管D1以获得较高的转换效率和较低的波纹和噪声。根据DC／DC升压稳压器D1的数据手册，本设计选择47μH且小于0.5 Ω的电感和47μF的低ESR的钽电容C3。用于整流的二极管D3对DC／DC升压稳压器D1的效率影响很大，虽然普通的二极管D3也能够使DC／DC升压稳压器D1工作正常，但是会降低DC／DC升压稳压器D1的5％～10％效率，所以D3采用正向导通电压较低、反应时间较短的肖特基二极管lN5817。

太阳能硅电池U1是依据半导体PN结的光伏效应原理把太阳光能转化为电能的半导体器件，是超级电容器太阳能草坪灯的核心器件。太阳能电池性能的好坏直接决定着能量的转换效率及输出电压的稳定性，同时也直接决定了超级电容器太阳能草坪灯的性能。因此，设计时应采用性价比比较好的单晶硅太阳能电池。