降壓型MPPT太陽能控制器V01.2設(shè)計分享

         上篇帖子《極致、精簡、高效降壓型mppt太陽能控制器》發(fā)布1年，而以這個為原型的V01.1版本mppt控制器也在淘寶上少量銷售試水，感謝很多發(fā)燒友的支持。由于還是喜歡開發(fā)設(shè)計帶來的快樂，考慮精力有限，年初停止生產(chǎn)銷售，專心潛修，經(jīng)過近半年的努力改良出新一代V01.2版本控制器。(本人只開發(fā)設(shè)計，不生產(chǎn)銷售，有興趣合作可詳談)

         先談?wù)?/span>V01.1的不足和V01.2重點改進(jìn)的地方：

         1、由于是高端驅(qū)動NMOS，V01.1啟動需要輸入和輸出有必要壓差（>18V）,故而存在無法在低壓差環(huán)境中工作的缺點。因此V01.2供電改為反激電源，為高端NOMS提供一路隔離的12V供電進(jìn)行驅(qū)動。

         2、太陽能控制器必須有輸入防反功能，防止夜間電池電壓反向加到太陽能板上造成損傷。在V01.1中使用1個肖特基二極管進(jìn)行防反，問題主要是肖特基大電流下發(fā)熱不小，比如10A電流也有0.7V左右壓降，7W功率損失，即帶來熱量又損失效率。因此在V01.2中使用反激電源再提供一路隔離12V供電使用NOMS進(jìn)行防反接控制。

         3、V01.1的主電路是BUCK，續(xù)流部分使用肖特基二極管。由于二極管一般也有0.7~1V的壓降，故在低電壓（比如12Ｖ）使用環(huán)境下，這個壓降會帶來比較明顯的DC變換效率降低。因此在V01.2中，采用同步整流方式，使用NOMS代替肖特基二極管，降低導(dǎo)通壓降，提高DC轉(zhuǎn)換效率。

         4、V01.1使用的AVR單片機8bit性能不強，主頻16MHz不夠高，故PWM分辨率不精細(xì)，中斷嵌套不支持，外部中斷僅2個，故響應(yīng)實時性差保護(hù)不是非常及時，單片機16K容量不大，無法使用高檔TFT進(jìn)行顯示。因此V01.2全面升級到stm32F103平臺32bit，72MHz主頻，常用容量為64~256K，由于是ARM平臺中斷數(shù)量和管理比AVR好的幾乎一塌糊涂。（當(dāng)然還是非常感謝AVR這款8位單片機）

         5、LCD1602液晶顯示功能比較簡單，顯示內(nèi)容量少，不支持中文，不支持圖形，還是上TFT，根據(jù)性價比選擇了一款2.2寸的TFT液晶，分辨率320*240，SPI接口，9341驅(qū)動。

         6、V01.2無線接口使用NRF24L01，便于后期升級高級功能。

         7、V01.2改用霍爾ACS712元件測量電流，取代原V01.1中的貼片電阻取樣。好處是輸入和輸出地公用沒有壓差，干擾小了，大電流下取樣電阻發(fā)熱沒了，最重要的還是電流采樣精度提高一個臺階。

         8、5V供電不再使用7805線性降壓芯片（12V降壓到5V，0.2A輸出會有1.4W損失），改用LM2596減少發(fā)熱和待機損耗。

         整體升級中，精力投入最多的就是單片機平臺，這里花費了半年時間入門到熟悉，還談不上精通，呵呵。感謝萬能的淘寶和優(yōu)酷提供的硬件和視頻資源，特別感謝下劉凱老師和野火老師的stm32教學(xué)視頻。

         V01.2基本參數(shù)介紹：輸入最高直流電壓170V，電流20A，輸出3~60V可調(diào)，電流20A。平均效率比老版本提高1~2%。由于是開發(fā)用原理樣機，所以把常用功能模塊變成分離式，主要是三部分：主功率電路、核心控制板、反激電源模塊。

    接下來看看功率板上的用料情況IRFP4668和SPTS80170，原理樣機板子上還是有錯誤，所有進(jìn)行了小飛線改動。

    整合到一起看看測試情況，其中有2片是在河南和海南發(fā)燒友手中測試的截圖。

經(jīng)過第一次修訂后，在發(fā)燒友群內(nèi)測試的樣機