[发明专利]一种基于MPPT的太阳能路灯控制器及其控制方法

权利要求书

1.一种基于MPPT的太阳能路灯控制器，包括太阳能电池板、蓄电池、LED负载和驱动电路，在所述太阳能电池板和蓄电池的两端分别接有滤波电路，所述LED负载接于太阳能电池板两端，其特征在于：所述驱动电路的输入端引脚分别与主控MCU的引脚对应连接，在所述太阳能电池板的正极与蓄电池的正极之间串联有储能电路和升降压一体同步整流电路，在所述LED负载的负极与太阳能电池板的负极之间串联有负载开关和放电电流采样电路，在所述蓄电池的负极与太阳能电池板的负极之间串联有充电电流采样电路，所述驱动电路的输出端引脚分别与负载开关和升降压一体同步整流电路相连，通过主控MCU发送信号给驱动电路后控制负载开关的开启关闭，以及升压、降压整流功能。

2.根据权利要求1所述的一种基于MPPT的太阳能路灯控制器，其特征在于：所述升降压一体同步整流电路包括相互并联的肖特基二极管D3和MOS管Q5，肖特基二极管D5和MOS管Q6，所述太阳能电池板和LED负载的正极肖特基二极管D3的阴极、MOS管Q5的输入端相连；肖特基二极管D3的正极、MOS管Q5的输出端同储能电感L1的负极、MOS管Q6的输入端、肖特基二极管D5的阴极相连；蓄电池的正极同储能电感L1的正极相连；LED负载的负极接MOS管Q9的输入端，MOS管Q9的输出端接放电电流采样电路的电阻R17正极，电阻R17的负极接地。

3.根据权利要求2所述的一种基于MPPT的太阳能路灯控制器，其特征在于：主控MCU的PWM1信号经过驱动电路控制转换为PWMH，控制MOS管Q5的栅极；PWM2经过驱动电路控制转换为PWML，控制MOS管Q6的栅极；LED_GATE经过驱动电路控制组成负载开关的防逆流MOS管Q9的栅极。

4.根据权利要求1或3所述的一种基于MPPT的太阳能路灯控制器，其特征在于：在所述蓄电池的两端接有蓄电池防反接电路，包括相互串联的限流电阻R16和防反MOS管Q8，以及并联在防反MOS管Q8上的稳压二极管VD1,。

5.根据权利要求1或3所述的一种基于MPPT的太阳能路灯控制器，其特征在于：在所述太阳能电池板的两端接有TVS防雷电路，TVS防雷电路由TVS防雷管D4构成。

6.根据权利要求1或3所述的一种基于MPPT的太阳能路灯控制器，其特征在于：在所述太阳能电池板的负极接有充电防逆流电路，由MOS管Q7组成，所述MOS管Q7的输入端与太阳能电池板的负极相连，输出端与蓄电池的负极相连，主控MCU的PV_GATE经过驱动电路控制防逆流MOS管Q7的栅极。

7.一种基于MPPT的太阳能路灯控制器的控制方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

步骤一、主控MCU通过采样获取当前太阳能电池板的电压Vpv和蓄电池电压Vbat；

步骤二、主控MCU比较太阳能电池板电压Vpv和蓄电池电压Vbat的大小，如果Vpv大于Vbat，则系统进入MPPT充电模式，转至步骤三；如果Vpv小于设定的开灯电压，则系统进入恒流放电模式，转至步骤五；

步骤三、主控MCU输出控制信号PV_GATE为高电平，打开防逆流MOS管Q7，控制信号LED_GATE为低电平，关闭LED负载开关MOS管Q9；同步整流结构中Q5为主控管，Q6为同步整流管；主控单元输出同频、同幅、反向的PWM、PWM1和PWM2信号；当充电采样电路采样到的充电电流Ic大于预先设定的同步整流模式转换到二极管整流模式标识电流Icx时，系统进入同步整流MPPT充电状态，实现同步整流；

步骤四、当充电采样电路采样到的充电电流Ic小于预先设定的同步整流模式转换到二极管整流模式标识电流Icx时，系统进入二极管整流MPPT充电状态，PWM1信号变为PWM信号，PWM2与PWM1同频、同幅、反向，且PWM2占空比为最小固定值2％不变；系统进入二极管整流模式；

步骤五、主控MCU输出控制信号PV_GATE为低电平，关闭防逆流MOS管Q7，控制信号LED_GATE为高电平，开启LED负载开关MOS管Q9；同步整流结构中Q6为主控管，Q5为同步整流管；当放电采样电路采样到的放电电流Idc大于预先设定的同步整流模式转换到二极管整流模式标识电流Idcx时，系统进入同步整流放电模式；主控MCU输出PWM1、PWM2为一对带有死区的互补输出PWM信号，实现同步整流放电；

步骤六、当放电采样电路采样到的放电电流Idc小于预先设定的同步整流模式转换到二极管整流模式标识电流Idcx时，系统进入二极管整流放电模式；主控MCU输出频率为50KHZ的PWM2信号；PWM1为低电平，关闭同步整流管Q5，实现二极管整流模式。