電容器太陽(yáng)能草坪燈的設(shè)計(jì)

　　由于所選用的LED燈的額定電壓為3.3 V，而超級(jí)電容器的電壓為5.0 V，并且超級(jí)電容器在放電過(guò)程中電壓會(huì)不斷降低，因此需要有穩(wěn)壓電路來(lái)驅(qū)動(dòng)LED。

　　本文選用CMOS工藝制造且靜態(tài)電流極低的VFM開(kāi)關(guān)型DC／DC升壓穩(wěn)壓器，該芯片內(nèi)部包括VFM控制電路、LX開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)晶體管、基準(zhǔn)電壓?jiǎn)卧?、振蕩器、誤差比較放大器、電壓采樣電阻、LX開(kāi)關(guān)保護(hù)電路等。芯片外部只需要一個(gè)電感、一個(gè)輸出電容和一個(gè)肖特基二極管就可以提供穩(wěn)定的低噪聲輸出電壓。該穩(wěn)壓器具有8μA的極低輸入電流、低紋波、低噪聲特性，效率可達(dá)到80％，并具有0.6 V的極低啟動(dòng)電壓，輸出電壓精度可達(dá)±2.5％。該部分電路如圖2所示。

　　其中331C外圍的電感和二極管會(huì)影響轉(zhuǎn)換效率，此外，電容和電感也會(huì)影響輸出波紋。因此。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)選擇合適的電感、電容和肖特基二極管以獲得較高的轉(zhuǎn)換效率和較低的波紋和噪聲。根據(jù)331C的數(shù)據(jù)手冊(cè)，本設(shè)計(jì)選擇47μH且小于0.5 Ω的電感和47μF的低ESR的鉭電容。用于整流的二極管對(duì)DC-DC的效率影響很大，雖然普通的二極管也能夠使DC-DC電路工作正常，但是會(huì)降低DC-DC轉(zhuǎn)換器5％～10％的效率，所以D3采用正向?qū)妷狠^低、反應(yīng)時(shí)間較短的肖特基二極管lN5817。

　　2.3光控電路

　　超級(jí)電容器太陽(yáng)能草坪燈需要光控開(kāi)關(guān)電路來(lái)控制LED的開(kāi)關(guān)。以便在周?chē)h(huán)境光線(xiàn)變暗時(shí)點(diǎn)亮LED，并當(dāng)光線(xiàn)變亮?xí)r關(guān)閉LED。有些光控開(kāi)關(guān)電路采用光敏電阻來(lái)開(kāi)關(guān)LED，也可以直接采用太陽(yáng)能電池做光敏開(kāi)關(guān)，因?yàn)?a class="contentlabel" href="http://butianyuan.cn/news/listbylabel/label/太陽(yáng)能">太陽(yáng)能電池特性比光敏電阻好。這部分電路如圖3所示。

　　圖3中，U1為帶施密特觸發(fā)器的六反相器74HC14，其中的多諧振蕩器由第二個(gè)反相器與R5和C1構(gòu)成。這樣，在白天光線(xiàn)變亮?xí)r，太陽(yáng)能電池電壓升高，74HC14的1腳為高電平，74HC14的2腳為低電平，8腳同樣輸出低電平，三極管Q1截至，LED關(guān)斷。而當(dāng)光線(xiàn)變暗時(shí)，太陽(yáng)能電池電壓降低到一定程度時(shí)，HC14的1腳為低電平，HC14的2腳為高電平，多諧振蕩器開(kāi)始振蕩，并經(jīng)過(guò)Y4輸出高、低電平，Q2時(shí)而導(dǎo)通時(shí)而截至，此時(shí)只要調(diào)節(jié)R6和C1的值，以把閃光頻率調(diào)節(jié)到人眼不能分辨即可，這樣做的最大好處是可以延長(zhǎng)草坪燈工作時(shí)間。經(jīng)實(shí)際測(cè)試，該電路可以每天連續(xù)工作10小時(shí)以上，完全可以達(dá)到用戶(hù)的使用需求。

　　3 結(jié)束語(yǔ)

　　本超級(jí)電容器太陽(yáng)能草坪的設(shè)計(jì)采用了超級(jí)電容和集成的DC-DC芯片，因而整個(gè)電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，可靠性高，屬于綠色環(huán)保產(chǎn)品。目前，此設(shè)計(jì)已經(jīng)成功應(yīng)用于實(shí)際產(chǎn)品之中。
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