太阳能光伏电池中英文对照外文翻译文献

2021年3月2日发(作者：岸)

外文翻译

中英文对照翻译

光伏系统中蓄电池的充电保护

IC

电路设计

1.

引言

太 阳能作为一种取之不尽、

用之不竭的能源越来越受到重视。

太< /p>

阳能发电已经在很多国家和地区开始普及，

太阳能照明也已经在我 国

很多城市开始投入使用。

作为太阳能照明的一个关键部分，< /p>

蓄电池的

充电以及保护显得尤为重要。由于密封免维护铅酸蓄电池 具有密封

好、无泄漏、无污染、免维护、价格低廉、供电可靠，在电池的整个

< p>
寿命期间电压稳定且不需要维护等优点，

所以在各类需要不间断供电

的电子设备和便携式仪器仪表中有着广泛的应用。

采用适当的浮充电< /p>

压，在正常使用

(

防止过放、过充、过流

)

时，免维护铅酸蓄电池的浮

充寿命可 达

12~16

年，

如果浮充电压偏差< /p>

5%

则使用寿命缩短

1/2

。

由

此可见，

充电方式对这 类电池的使用寿命有着重大的影响。

由于在光

伏发电中，

蓄电池无需经常维护，

因此采用正确的充电方式并采用合

理的保护方式，

能有效延长蓄电池的使用寿命。

传统 的充电和保护

IC

是分立的，占用而积大并且外围电路复杂。目 前，市场上还没有真正

的将充电与保护功能集成于单一芯片。

针 对这个问题，

设计一种集蓄

电池充电和保护功能于一身的

IC

是十分必要的。

2.

系统设计与考虑

外文翻译

系统主要包括两大部分

< p>
:

蓄电池充电模块和保护模块。这对于将

蓄电池作 为备用电源使用的场合具有重要意义，

它既可以保证外部电

源给 蓄电池供电，

又可以在蓄电池过充、

过流以及外部电源断开蓄电

池处于过放状态时提供保护，

将充电和保护功能集于一身使得电 路简

化，并且减少宝贵的而积资源浪费。图

1

< br>是此

Ic

在光伏发电系统中

的具 体应用，也是此设计的来源。

免维护铅酸蓄电池的寿命通常为循 环寿命和浮充寿命，

影响蓄电

池寿命的因素有充电速率、

放电速率和浮充电压。

某些厂家称如果有

过充 保护电路，充电率可以达到甚至超过

2C(C

为蓄电池的额定容

量

)

，但是电池厂商推荐的充电率是< /p>

C/20~C/3

。电池的电压与温度有

关，温度每升高

1

℃，单格电池电压下降

4

mV

，也就是说电池的浮

充电压 有负的温度系数

-4 mV/

℃。

普通 充电器在

25

℃处为最佳工作状

态；< /p>

在环境温度为

0

℃时充电不足；

在

45

℃时可能因严重过充电缩短

电池的使用寿命。

要使得蓄电池延长工作寿命，

对蓄 电池的工作状态

要有一定的了解和分析，

从而实现对蓄电池进行 保护的目的。

蓄电池

有四种工作状态

:

通常状态、过电流状态、过充电状态、过放电状态。

但是由于不 同的过放电电流对蓄电池的容量和寿命所产生的影响不

尽相同，

所以对蓄电池的过放电电流检测也要分别对待。

当电池处于

过充 电状态的时间较长，

则会严重降低电池的容量，

缩短电池的寿命 。

当电池处于过放电状态的时间超过规定时间，

则电池由于电池 电压过

低可能无法再充电使用，从而使得电池寿命降低。

根据以上所述，充电方式对免维护铅酸蓄电池的寿命有很大影

外文翻 译

响，

同时为了使电池始终处于良好 的工作状态，

蓄电池保护电路必须

能够对电池的非正常工作状态 进行检测，

并作出动作以使电池能够从

不正常的工作状态回到通 常工作状态，从而实现对电池的保护。

3.

单元模块设计

3.1

充电模块

芯片的充电模块框图如图

2

所示。

该电路包括限流比较器、

电流

取样比较器、基准 电压源、

欠压检测电路、电压取样电路和逻辑控制

电路。

该模块内含有独立的限流放大器和电压控制电路，

< p>
它可以控制芯

片外驱动器，驱动器提供的输出电流为

20~30

mA

，可直接驱动外部

串联的调整管，

从而调整充电器的输出电压与电流。

电压和电流 检测

比较器检测蓄电池的充电状态，

并控制状态逻辑电路的输入 信号。

当

电池电压或电流过低时，

充电 启动比较器控制充电。

电器进入涓流充

电状态，当驱动器截止时 ，该比较器还能输出

20

mA

左右， 进入涓

流充电电流。

这样，

当电池短路 或反接时，

充电器只能以小电流充电，

避免了因充电电流过大而 损坏电池。

此模块构成的充电电路充电过程

分为二个充电状态< /p>

:

大电流恒流充电状态、高电压过充电状态和低电

压恒压浮充状态。

充电过程从大电流恒流充电状态开始，

在这种状态

下充电器输出恒定的充电电流。

同时充电器连续监 控电池组的两端电

压，当电池电压达到转换电压过充转换电压

V

sam

时，电池的电量己

恢复到放出容 量的

70%~90%

，

充电器转入过充 电状态。

在此状态下，

充电器输出电压升高到过充电压

V

oc

，由于充电器输出电压保持恒定

外文翻译

不变，所以充电电流连续下降。当电 流下降到过充中止电流

I

oct

时，< /p>

电池的容量己达到额定容量的

100%

， 充电器输出电压下降到较低的

浮充电压

V

F

。

3.2

保护模块

芯片内部保护电路模块框图如图

3

所示。< /p>

该电路包括控制逻辑电

路、取样电路、过充电检测电路、过放电检 测比较器、过电流检测比

较器、负载短路检测电路、电平转换电路和基准电路

< p>
(BGR)

。

此模块 构成的保护电路如图

4

所示。

当芯片的 供电电压在正常工

作范围内，

且

VM< /p>

管脚处的电压在过电流

I

检测电压之下，

则此时电

池处于通常工作状态，芯片的充放电控制端

< p>
CO

和

DO

均为高电平，

这时芯片处于通常工作模式。

而当电池放电电流变大，

会引起

VM

管

脚处的电 压上升，若

VM

管脚处的电压在过电流检测电压

V

iov

之上，

则此时电池处 于过电流状态，

如果这种状态保持相应的过电流延时时

间

t

iov

，芯片禁止电池放电，这时充电控制 端

CO

为高电平，而放电

控制端

DO

为低电平，

芯片处于过电流模式，

一般为了对电池起到更

加安全合理的保护，

芯 片会对电池的不同过放电电流采取不同的过放

电电流延时时间保护。

一般规律是过放电电流越大，

则过放电电流延

时时间越短。 当芯片的供电电压在过充电检测电压之上（

V

dd

>V

cu

）

时，

< p>
则电池处于过充电状态，

如果这种状态保持相应的过充电延时时

< p>
间

t

cu

芯片将禁止电池 充电，此时放电控制端

DO

为高电平，而充电

< br>控制端

CO

为低电平，芯片处于过充电模式。当芯片的供 电电压在过

放电检测电压之下

(V

dd

dl

)

， 则此时电池处于过放电状态，如果这种

外文翻译

状态保持相应的过放电延时时间

t

dl

，

芯片将禁止电池放电，

此时充电

< br>控制端

CO

为高电平，而放电控制端

DO

为低电平，芯片处于过放电

模式。

4.

电路设计

由两个充电与保护模块结构图可将电路分为四部分

:

电源检测电

路

(

欠压检测电路

)

、偏置电路

(

取样电路、基准电路以及偏置电路

)

、

比较器部分

(

包括过充电检测比较器

/

过放电检测比较器、过流检测比

较器和负载短路检测电路

)

及逻辑控制部分。

文中主要介绍欠压检测电路设计

(

图

5)

，

并给出带隙基准电路

(

图

6)

。

蓄电池的充电、电压的稳定尤为重 要，欠压、过压保护是必不可

少的，

因此通过在芯片内部集成过 压、

欠压保护电路来提高电源的可

靠性和安全性。并且保护电路 的设计要简单、实用，此处设计了一种

CMOS

工艺下的欠压保 护电路，

此电路结构简单，

工艺实现容易，

可

用做高压或功率集成电路等的电源保护电路。

欠压保护的电路原理图如图

5

所示，共由五 部分组成

:

偏置电路、

基准电压、分压 电路、差分放大器、输出电路。本电路的电源电压是

10V

；< /p>

M

0

，

M

1

，

M

2

< p>
，

R

0

是电路的偏置部分 ，给后级电路提供偏置，

电阻

Ro

决定 了电路的工作点，

M

0

，

M

1

，

M

< br>2

组成电流镜；

R

1

< p>
，

M

14

是欠压信号的反 馈回路；

其余

M

3

，

M

4

，

M

5

，

M

6< /p>

，

M

7

，

M

8

，

M

< p>
9

，

M

10

，

M

11

，

M

12

，

M

< br>13

，

M

14

< br>组成四级放大比较器；

M

15

，

DO

产生基准电压，

输入比较器的同相 端，固定不变（

V

＋

）

，分压电阻

R

1

，

< p>
R

2

，

R

3

输入到

外文翻译

比较器的反相端，

当电源电压正常工作时，

反相 端的欠压检测输给比

较器的反相端的电压大于

V

+

。比较器输出为低，

M

14

截止，反馈电路

不起作用

;

< p>
当欠压发生时，分压电阻

R

1

，

R

2

，

R

3

反应比较敏感，当电

阻分压后输给 反相端的电压小于

V

，

比较器的输出电 压为高，

此信号

将

M

< br>14

开启，

使得

R

两端的电压变为

M

两端的饱和电压，

趋近于

0V

，

从而进一步拉低 了

R

1

>R

2

分压后的输出电压，形成了欠压的正反馈。

输出为高，欠压锁定 ，起到了保护作用。

5.

仿真模拟结果与分析

本设计电路采用

CSMC 0.6

μ

m

数字

CMOS

工艺对电路进行仿真

分析。

在对电路做整体仿真时，

主要观察的是保护模块对电池的充放

电过程是否通过监测

V

dd

电位和

V

m

电位而使芯片的

CO

端和

DO

端

发生相应的变化。

图

7

所示的整体仿真波形图是保护模块随着电池电< /p>

压的变化从通常工作模式转换到过充电模式，然后回到通常工作模

式，接着进入过放电模式，

最后再回到通常工作模式。由于本设计处

于前期阶段，各个参数还需要优化，只是提供初步的仿真结果。

6.

结论

设计了 一种集蓄电池充电与保护功能于一身的

IC

。利用此设计

既可以减小而积，

又可以减少外围电路元器件。

电路同时采用了低功

耗设计。

由于此项目正在进行设计优化阶 段，

完整的仿真还不能达到

要求，还需要对各个模块电路进行优 化设计。

外文翻译

Design of a Lead-Acid Battery Charging and

Protecting IC in Photovoltaic System

uction

Solar energy as an inexhaustible, inexhaustible source of energy more and

more attention. Solar power has become popular in many countries and

regions, solar lighting has also been put into use in many cities in China.

As

a

key

part

of

the

solar

lighting,

battery

charging

and

protection

is

particularly

important.

Sealed

maintenance-free

lead-acid

battery

has

a

sealed,

leak-free,

pollution-free,

maintenance-free,

low-cost,

reliable

power supply during the entire life of the battery voltage is stable and no

maintenance, the need for uninterrupted for the various types of has wide

application in power electronic equipment, and portable instrumentation.

Appropriate

float

voltage,

in

normal

use

(to

prevent

over-discharge,

overcharge, over-current), maintenance- free lead-acid battery float life of

up to 12 ~ 16 years float voltage deviation of 5% shorten the life of 1/2.

Thus,

the

charge

has

a

major

impact

on

this

type

of

battery

life.

Photovoltaic,

battery

does

not

need

regular

maintenance,

the

correct

charge

and

reasonable

protection,

can

effectively

extend

battery

life.

Charging and protection IC is the separation of the occupied area and the

peripheral

circuit

complexity.

Currently,

the

market

has

not

yet

real,

charged

with

the

protection

function

is

integrated

on

a

single

chip.

For

this problem, design a set of battery charging and protection functions in