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隨著高亮度（HB）LED的出現(xiàn)，專為最大化太陽能電池陣列輸出而設(shè)計的IC的可用性已經(jīng)引起了對太陽能路燈的日益重視。事實上，太陽能照明一度主要限于偏遠(yuǎn)地區(qū)，現(xiàn)在已成為市政街道照明的主流（它們在白天從太陽光和夜晚的街道照亮）。對于工程師來說，由于Allegro Microsystems，Cree，賽普拉斯半導(dǎo)體，凌力爾特，恩智浦半導(dǎo)體，安森美半導(dǎo)體，意法半導(dǎo)體和德州儀器等制造商提供的太陽能管理和LED驅(qū)動IC，高效太陽能LED照明系統(tǒng)的設(shè)計變得更加簡單。

太陽能照明系統(tǒng)包括太陽能電池板，控制器和光源。 HB LED具有非常適合太陽能應(yīng)用的性能特性。與傳統(tǒng)光源相比，這些器件需要更低的電壓，提供更長的壽命，并在照明配置中提供更大的靈活性。

HB LED現(xiàn)在使用更少的能量來生產(chǎn)相同數(shù)量的光，制造商正在不斷提高其功效。隨時可用的設(shè)備，如Cree XLamp XM-L LED，能夠達(dá)到1，000流明，100流明/W的功效。全行業(yè)的HB LED正在推動效率超過100流明/瓦，美國能源部的調(diào)查顯示產(chǎn)量持續(xù)快速增長（圖1）。

太陽能高亮度LED照明系統(tǒng)的設(shè)計

圖1：根據(jù)美國能源部的預(yù)測，預(yù)計HB LED效率將迅速增長。

HB-LED驅(qū)動器

HB LED在光源中是獨(dú)一無二的，需要恒定的直流電流而不是恒定的電壓。與所有這些設(shè)備一樣，Cree的HB LED需要恒定電流源，可以明顯改變亮度（圖2a），甚至顏色（圖2b）也可以改變正向電流。

太陽能高亮度LED照明系統(tǒng)的設(shè)計

（a）

太陽能高亮度LED照明系統(tǒng)的設(shè)計

（b）

圖2：在典型的HB LED中，正向電流的相對較小的變化導(dǎo)致亮度（a）和顏色（b）的可察覺的變化。

通常，開關(guān)穩(wěn)壓器用于有效調(diào)節(jié)HB-LED負(fù)載的電流。 Allegro Microsystems A6210，安森美半導(dǎo)體NCP3066和TI LM3464/LM3464A等LED驅(qū)動開關(guān)穩(wěn)壓器專門設(shè)計用于為單個LED或多個LED串提供恒定電流輸出。

雖然此類器件通常包含片上LED驅(qū)動器，但TI LM3464/64A的設(shè)計允許工程師使用外部MOSFET和檢測電阻來實現(xiàn)更高，更精確的LED電流。對于其四個通道中的每一個，LM3464/64A驅(qū)動器級（圖3）包括單獨(dú)的LED電流調(diào)節(jié)器，包括外部MOSFET，電流檢測電阻和片上放大器，用于監(jiān)視電流檢測電阻兩端的電壓。片上放大器將此電壓與200 mV參考電壓進(jìn)行比較，并根據(jù)需要修改MOSFET的柵極電壓，以維持電流調(diào)節(jié)。

太陽能高亮度LED照明系統(tǒng)的設(shè)計

圖3：TI LM3464/64A結(jié)合使用內(nèi)部和外部電路來調(diào)節(jié)LED驅(qū)動電流 - 監(jiān)控檢測電阻兩端的電壓，根據(jù)需要調(diào)整外部驅(qū)動MOSFET的柵極電壓（德州儀器提供）。

賽普拉斯CY8CLED04G01 PowerPSoC將賽普拉斯可編程SoC（PSoC）與片上功率電子器件相結(jié)合，為7至32 V范圍內(nèi)的太陽能照明提供單封裝解決方案。對于LED驅(qū)動，CY8CLED04系列包括多達(dá)四個恒流驅(qū)動器通道，每個通道可使用內(nèi)部MOSFET驅(qū)動高達(dá)1 A的電流。 CY8CLED04G01等獨(dú)立系列產(chǎn)品支持使用外部MOSFET來支持每通道1 A以上的驅(qū)動電流。

太陽能管理

在太陽能照明系統(tǒng)中，電源和充電管理功能對于維持太陽能電池陣列的最佳輸出效率和維持電池陣列的正常充電狀態(tài)至關(guān)重要。太陽能輸出效率取決于將太陽能電池板維持在其最大功率點的能力。隨著負(fù)載，照明甚至太陽能電池特性的變化發(fā)生，系統(tǒng)必須能夠通過最大功率點跟蹤（MPPT）將太陽能電池陣列恢復(fù)到最大輸出。有關(guān)更多信息，請參閱TechZone文章“設(shè)計高效太陽能電池充電器”。除了具有片上LED驅(qū)動器功能外，賽普拉斯CY8CLED04G01 PowerPSoC還通過基于軟件的PSoC內(nèi)核方法支持MPPT。該設(shè)備的內(nèi)部控制器運(yùn)行MPPT，負(fù)載和充電控制以及系統(tǒng)保護(hù)的算法。當(dāng)太陽能電池板電壓降至預(yù)設(shè)電壓以下時，其自動黃昏至黎明選項將關(guān)閉負(fù)載，因此HB LED從電池獲取電力以照亮。當(dāng)面板電壓達(dá)到閾值電壓（指示晴天條件）時，設(shè)備將關(guān)閉負(fù)載并開始為電池充電。對于電池充電，PowerPSoC算法支持四種鉛酸電池充電模式：完全充電，恒壓充電，涓流充電和過壓充電，以均衡充電電池。

同樣，恩智浦MPT612采用基于ARM7TDMI-S RISC處理器的基于軟件的方法。工程師可以通過包含可選軟件模塊來創(chuàng)建自定義解決方案，以實現(xiàn)電池管理，負(fù)載管理等功能。 MPT612提供專用硬件功能，包括使用適當(dāng)?shù)碾妷汉碗娏?u>傳感器進(jìn)行電壓和電流測量。對于MPPT和其他管理操作，器件使用這些片上測量功能自動計算所需參數(shù)。容－源－電－子－網(wǎng)－為你提供技術(shù)支持

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