太阳能电池板电源-升压部分(调试，测试部分来了！)

西门吹猫 · 发表于 2013-9-23 00:29:40

本帖最后由 cat3902982 于 2013-9-27 23:00 编辑

家里有几块多晶硅太阳能电池板，最近想拿出来用，于是想设计一款电源转换板。我买的多晶硅太阳能电池板的输出是6V 200mA的输出。看看我的太阳能电池板：

本来想法是做一个太阳能的充电器的，然后我就去搜索了下方案，结果发现不是要恒流就是恒压电路，而且还要有充电管理电路。差点就准备放弃了，直接打算就做个供电系统。然后度娘的时候，发现有个回复很有道理，其实现在很多手机的充电管理电路都做在手机内部。而我们使用的所谓的“充电器”，其实应该叫电源适配器。它只负责为我们的手机提供一个稳定的5V的供电电压，所以我的方案又起死回生了。
首先我的太阳能板的输出是6V的输出，本来想直接做个5V输出的，看来看去也没啥好的方案，于是就想到一个方法，先升压再降压的方案。不过这种设计方案有个缺点，就是效率会不高。
下面开始利用TI强大的Webench设计工具开始电源设计，输入如下的设计参数：

Webench输出设计方案，这里我选择了lm2731，我主要是从以下几个方面考虑的：
1.其BOM面积比较小；
2.效率可以达到87%左右，效率高了的话，BOM面积就得增大，这是鱼和熊掌的关系；
3.其输出电流相比较而言较大。
但是其也有缺陷，就是BOM的成本有所提高。

打开设计图开始设计，生成原理图，如下所示：

根据Webench的设计，我重新画了原理图，这里需要注意的是，在后续调试为了能更好的利用电池板，除了尝试升压到9V，同时我打算试下12V的输出，但是这个原理图基本是一样，在后续焊接器件，以及器件参数的选择时需要注意。

老方法，搜索LM2731的Demon设计：

LM2731_LM2733 Evaluation Board.pdf (332.28 KB, 下载次数: 2)

西门吹猫 · 发表于 2013-9-23 00:30:17

本帖最后由 cat3902982 于 2013-9-27 23:47 编辑

今天上午板子到了，先上个PP吧！
板子正面.JPG

板子的正面照。

板子背面照。
然后花了一点时间，把板子的升压部分焊接完成了。
升压部分电路焊接完成.JPG

焊完升压过后的板子

升压部分的特写
这次设计的时候，输入输出参考了TI芯片Demon板的设计，没有原厂的那么好的接插件，所以就都留了个单排针出来了。事实证明这样很不错，我在后面测试的非常方便，线一夹就可以了。焊接完了后，我先做的事情是测试一下输入输出和地是否短路，不知到大家是否有这样的习惯了？测试都在OPEN的状态后，上电测试。接上6V的电源，经万用表测试完后，输出正常，在9.09V。跟设计值有点误差，但在容许的范围内，应该是参考电阻的阻值存在的误差导致的。
万用表测试.JPG

经过万用表测量输出电压没有问题后，开始接电子负载，测试电源的带载能力。这里测试了输出200mA和300mA。

200mA输出的代载测试

300mA的代载测试
从上面测试的结果可以看出200mA输出的时候，其效率为81%，300mA输出的时候其效率为74%，基本达到设计要求。同时也测试了最大负载，当输入电流超过800mA时候的，电感就开始啸叫了。所以此电源要提高带载能力，就需要把电感进行更换，换成电流更大的电感。
为了能够更好的为后面的设计提供良好的驱动电路，我也设计了一个12V输出的电路，但是利用Webench设计时，把负载电流调小了，设计的负载电流为200mA，在最后的调试下，输出电流可以达到250mA，效率在70%多。
12V 250mA.JPG

为了看系统的输出的稳定性，特地让其这样，跑了1个小时，再来观察其输出的变化。

跑了1个多小时后测试的数据
从上图可以看出其输出一直比较稳定，但是负载电流发生了微弱的变化，降低了2mA的电流。
总结下吧：总的来说这次Webench的设计比较成功，升压部分的设计主要有了一次LMR62014设计的经历，知道了其中改善的效率的关键，就是开关二极管的选择，需要注意选择压降比较低的二极管。还有负载能力的强弱与电感和二级管也有很大的关系。当然电路板的设计也要小心，尽量参考Demon的设计。
来试试这个功能。@Tina @xinxincaijq {:soso_e113:}