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`` 本帖最后由 merryearnest 于 2013-9-21 14:27 编辑 我的梦想——家用太阳能发电系统（连续更新中） 第一次在Elecfans上发原创帖，支持人不多，当自己就要放弃续写时，竟然被坛主置顶了。回过头来审视自己的贴子，确实写的凌乱，能与大家分享的资料太少，帖子质量低，实有愧。现好好整理，一楼是设计历程的概述，后面盖的楼是自己的总结和资料的分享，大家注意翻阅，希望对大家有帮助。 4楼：第一篇、能量的来源——太阳能电池板 6楼：第二篇、高效、智能充电模块 18楼：第三篇、主控——基于Atmega16A的单片机71楼：第四篇、主电路——待完善部件 105楼：第五篇、基于MP2307的USB供电模块 188楼：第六篇、基于UC3843的Boost升压模块 217楼：第七篇、手工版自制mppt控制器 230楼：第八篇、半成品太阳能mppt充电器 自制太阳能发电系统的设计历程： 2012年6月，在学生毕业大甩卖时，我收了一块10W的太阳能电池板，它就是我自制家用太阳能系统的奠基石。（当时玩了几天就搁置了） 图1、自制家用太阳能系统的奠基石（10W太阳能电池板） 2012年9月，一次停电时，手机需充电，我突然想到了10W的太阳能电池板。于是第二天开始拼接太阳能电池板的外围，给USB设备充电，可不再怕停电，而且是真正的低碳、绿色能源。这样一套最简单的系统开启了我的自制家用太阳能发电系统的梦想，如图二所示。（注：所有的模块都不是自己设计，仅仅是简单拼接。） 
图2、拼接的太阳能给USB充电电路 2012年10月~11月，首先做了个简单整体规划，第一步要解决的就是选择主控。以前做过简单的DSP2812开发，感觉用在这里实在是大材小用，且成本高不利于普及，接着马上想到了51单片机。可我对51只是了解，但不熟悉。于是开始学习，选择了郭天祥老师《10天学会51单片机》，非常感谢这部视频教程，让我学会了51单片机。（吐下槽：我这样的基础，每天14小时废寝忘食学习，整整花了2周时间，所以我想一般人想要10天……，呵呵）后续规划中，发现了使用51的问题，51单片机虽然便宜，但是没有AD采样，如果加上ADC0804也只能采样1路，还是8bit，采样几路系统就复杂了，成本就起来了。逛了逛坛子，又选择了Atmega16A，内置8路10bitAD采样，价格也不算太高。稍微学习了基础，就上手了AVR这款单片机（有了51的底子，再上手AVR几乎无阻力，所以这次也没去系统学习，而是用什么学什么。） 2012年12月~2013年1月，解决了主控问题后开始搭建太阳能发电监控系统各个原始模块。在近2个多月的时间里，学习了如何腐蚀电路板，巩固了Altium Designer，温习了模电特别是运放，在年前终于搭建出了原始系统，如图三所示。
图3、太阳能发电系统原始模块 由于每个功能基本都单独搞成了个测试模块，所以联接时到处飞线，只能叫原始模块了，呵呵。简单介绍下：左上是基于LM324的AD信号调理电路板，左下是基于Atmega16A的主控板（供电是由7805转换过来的），中间的是几个继电器构成的主电路板（正中间绿板子是淘宝上买的限压限流充电模块），右边是由水泥电阻配个降压模块构成的可调负载。 2013年2月~3月，经过一段时间的测试，发现了些问题，最突出的问题就是采样精度达不到95%，特别是电流采样平均90%都困难，带着问题不断思索后确定了改进的方向：1、主控由Atemga16A（DIP封装），改进为Atmega16A（TQFP封装），原因是TQFP封装可以启用2路可编程的差分采样（10倍和200倍放大），同时参照Atemga16A的技术说明书修订了主控板的AD采样电路，按要求加入了电感和电容滤波，并对采样信号也增加了滤波；2、逐步精简和整合原始模块，减少飞线，增加联接口。元器件逐步向贴片元件转型，缩小电路板尺寸；3、自设计高效充电模块。 为了这个梦想，我放弃了许多娱乐时间，终于在3月初完成了对太阳能发电系统各原始模块的第一次整合工作，见图四，并给手机和笔记本电脑供电，见图五。
图4、第一次整合后的太阳能发电系统
图5、接上负载后的系统 经过一段时间的测试该系统特点如下： 1、电压测量精度98%以上，电流测量精度96%以上； 2、系统最高工作电压23V（MP2307限制），系统最大工作电流4.5A（50mRΩ/1W限制）； 3、可累积工作时间和发出电能，不惧掉电（Atmega16内置EEPROM）； 4、自设计充电模块具备高效、可控、带电网支撑功能，软硬件双保护功能。 近段时间工作有点忙，一是整理以前的设计过程，二是加深对DC/DC变压模块使用，三是测试系统，特别是稳定性和可靠性（为以后能成为可靠产品做好铺垫，疏忽不得）。完成了第五篇《基于MP2307的USB供电模块》，这个模块的目标就是小、模块式，插接方式，预留监控端口。
图6 负载（基于MP2307的USB供电模块） 2013年3月~4月初，经过整理后系统开始逐步变为模块化了，加入防过流的保险丝，制作了第一个升压电路（基于UC3843的Boost升压电路，过几天总结完毕马上续帖）。现在看来低压直流系统的主要工作大头应该完成（升压、降压、限压、限流等功能都调试出来了），剩下的就是整理和完善设计了。第二版系统开始放图：
图7 散开放置的模块图
图8 组装后带蓄电池、手机、笔记本全家图 第六篇、基于UC3843的Boost升压模块整理完毕，在188楼。这次写得比较细，希望大家能读懂，想动手的可以做得出东西。此刻电压直流部分主要功能都已经实现了（降压、升压、限压、限流），太阳能发电系统的直流部分就是完善AVR的管理和结构了。 2013年5月1日前，终于完成了高度整合后的第三版（把Boost升压电路也做成模块化）。并在汽车上小试一把了，单片机的控制部分加入了控制开关和蜂鸣器报警等电路。直接上图吧！
组合拼图 第七、八篇是使用Atmega16A自制太阳能充电器的过程，并朝着成品化方向发展。已经做出了一片半成品，并成功售罄，也是对自己学习的最好肯定。期间有不少发烧友给了很好的建议和意见，特别是厦门林工和河北曹工的帮组，加速了从发烧自制向成品化的转变。下面几个图是几次重要版本的。技术资料请看230楼附件。Atmega16A的功能和资源几乎使用到了70%以上，呵呵。
第一版 18V太阳能板充12V电池
第三版 18或36V太阳能板充12或24V电池
第五版 第一次带测试性质的对外销售版本
全部售出版本全家福 技术交流： 当每个模块设计得相对完善后，我就会盖楼归纳，绝不令色，分享所有资料，包含自己的设计底稿。（我理解的技术是一种分享，只有分享了才能快乐，才能体现活着的价值，越保守只能越落后。因此我不会设置必须回复才能看帖）当然我遇到问题时我也会挂在帖上，请大家多帮忙，提供好的建议和意见。交流方式建议大家多跟帖支持，再就是邮箱merryearnest@126.com。 2013年4月30日修订 ``
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本帖最后由 merryearnest 于 2013-3-21 23:22 编辑
第五篇 基于MP2307的USB供电模块 在第二篇中介绍了基于KIS-3R33S模块构建的给蓄电池充电模块，现在设计给USB设备供电模块（手机、平板等带电池设备）。KIS-3R33S模块虽然好用，但毕竟是小日本设计，用起来心理不爽（民族感情问题……），另一个原因是KIS-3R33S旧模块市场上数量也减少很快，价格不断上涨，以后做产品还是得自己设计变电模块，才能系统集成，因此这次的主角就是KIS-3R33S的核心——MP2307DN。 一、设计目的： DC/DC降压模块，7~23V转为固定5.2V给USB供电。小巧精致，模块式，采用插接件方式，所以基本都采用贴片元件，留有AVR监控端口。 二、设计方案 与参考设计不同的是，把模块输入和输出的电容减小了，目的是可以改用贴片电容减小大小，调压是调整R4(10K)的电阻。Vin和GND是供电输入，Vout是输出信号供AVR监控，1脚EN功能控制模块。 图1 基于MP2307的USB供电模块原理图 图2 USB供电模块PCB图 PCB设计已经比较紧凑了，基本覆铜的面积都不多了，个人加工所以采用单面设计，正面仅有三条短飞线，见后续图。 图3 USB供电模块正面 图4 USB供电模块背面 图5 调试中设备比较大小 图6 预备安装方式 三、小结 1、电容减小，但是波形还不错，可以接受。原因是主电路上有大电解电容，所以弥补输入电容，在输出部分使用了2个10uF的电容，其中一个为钽电容（虽然贵，但是小了。） 2、带大电流测试时，遇到发热问题。当输出电流超过1.7A时，MP2307芯片开始明显发热，烫手（对比KIS-3R33S模块，电流到达2.2A才烫手）。分析原因就是PCB板热设计上距离太远，KIS-3R33S双层板2面铜，还有过孔导热，这些是自制单层板的伤不起的地方。 3、如果设计成双面板，小大还能再减小约1/3，如果换成普通接口，可以开发成车载、220V等USB供电设备了。 附件上传一位大神对KIS-3R33S的理解。（值得膜拜！） |
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 学习下！
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guizhou112115 发表于 2013-3-23 12:49 预留的控制端口，比如蓄电池欠压时，就要断开负载；蓄电池充到指定状态时，就要断开充电模块。 |
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虽然看不明白，但知道是好东西，谢谢，学习了
