我們一生中都經歷過停電。如果下次你可以簡單地打開你的個人太陽能發(fā)電機，而不是打破蠟燭和手電筒，那不是很好嗎?電氣工程師和制造商 Nathaniel VerLee 正在開發(fā)一種太陽能發(fā)電機來做到這一點。他的發(fā)電機是一個一體化的應用程序，不僅能夠在停電期間提供臨時電力，還可以為未連接到電網的設備(如路燈和網狀網絡)提供電力，并提供電力到偏遠地區(qū)，如小屋或帆船。

Nathaniel 目前正在開發(fā) PCB 以進入“盒子中的網格”類型的應用，其中電池、折疊式太陽能電池板、LED 燈和電源線都安裝在一個堅固的外殼中，以便在露營旅行或停電期間使用。他開發(fā)這個項目是為了結合他對太陽能的興趣和在中等功率直流應用中使用最大功率點跟蹤 (MPPT) 的愿望。

Nathaniel 的太陽能發(fā)電機具有降壓升壓拓撲 DC/DC 轉換器，可以從輸入電壓升壓或降壓輸出電壓。該發(fā)生器基于 Texas Instruments C2000? Piccolo? TMS320F28035 微控制器(MCU)，可啟用 MPPT，使系統(tǒng)能夠以峰值效率或最大功率點運行。最大功率點由 TI 的OPA2317運算放大器檢測電流和電壓。該信息用作 MPPT 算法的輸入，該算法周期性地改變 DC-DC 轉換器的輸入與輸出電壓關系以確定 MPPT 工作點。該系統(tǒng)還集成了用于 12V 軌的 TI LMR62014升壓常規(guī) IC、TI TPS54360用于 5V 電壓軌的降壓常規(guī) IC、用于 3.3V 和 1.8V 電壓軌的兩個 TI TPS62260降壓常規(guī) IC，以及用于轉換器的柵極驅動器。在最終的單 PCB 解決方案中，降壓轉換器將連接到面板輸入和電池，電池將從兩個電壓中較高的一個供電。然后，5V 電源軌將為 FET 柵極驅動器的 12V 電源軌(升壓)供電，3.3V 和 1.8V 電源軌將為微控制器、傳感器電路、OLED 顯示器和其他電路供電。此外，TI ULN2003高壓大電流達林頓晶體管陣列具有高壓輸出以及用于切換電感負載的共陰極鉗位二極管。這對于保護電池免受過度放電和短路至關重要。

Nathaniel 在其項目的原型設計階段選擇使用 TI 的 C2000 Piccolo TMS320F28027 LaunchPad開發(fā)套件，因為它提供了必要的調試和編程接口以及 5V 和 3.3V 電源。他遷移到 C2000 F28035 MCU 進行開發(fā)，因為該 MCU 提供了他最終項目所需的更多引腳數(shù)以及許多非常適合數(shù)字電源應用的外圍功能?！芭渲?[F28035 MCU] 以驅動降壓升壓轉換器不僅簡單而且功能強大，允許以相位關系驅動多個轉換器，并在發(fā)生危險瞬態(tài)事件時快速關閉轉換器級， ”納撒尼爾說。作為一名自稱的模擬和電源工程師，Nathaniel 也很欣賞使用帶有XDS100 調試工具的Code Composer Studio?集成開發(fā)環(huán)境來處理這個嵌入式項目。

Nathaniel 還評論了他為什么選擇 TI 的升壓和降壓常規(guī) IC，這些 IC 在他的項目中非常豐富。“我喜歡 TI 擁有用于產生軌道電壓的全面 IC 產品組合，”他說。他還喜歡能夠使用 TI 的WEBENCH®設計環(huán)境以更少的時間和精力快速開發(fā)設計。

這臺太陽能發(fā)電機是 Nathaniel 除了全職工作之外還從事的一個副項目，他最大的障礙是在周末抽出時間來保持進度并設計他的項目。他說，盡管他最終可能決定將硬件作為一個完整的產品出售，但他目前的主要目標是將該項目用作“更多的學習和探索平臺，他希望最終以某種愛好與他人分享或教育類型的能力。” 他還希望嘗試不同的功能，并在其他工程師手中進行測試，看看哪些功能在他的生成器中最有用。

盡管這個項目是一項艱巨的任務，但 Nathaniel 說：“生活在節(jié)能技術快速發(fā)展的時期對我來說非常令人興奮——我希望隨著這些技術的發(fā)展，它們有助于節(jié)約能源并努力減少我們的環(huán)境足跡。 ”