太陽能電圍欄電源的研制

摘要：介紹一種已投入使用的太陽能電圍欄電源的設(shè)計思想，該電源保護(hù)電路完善、體積小、重量輕、效率高。

關(guān)鍵詞：電源；太陽電池；電圍欄

1 引言

隨著人們對生態(tài)平衡認(rèn)識的深入，野生動物的保護(hù)日益受到越來越多的人的重視。但在進(jìn)行野生動物的保護(hù)過程中，人和動物爭食日益成為最突出的矛盾，如何保護(hù)莊稼不受野生動物破壞而又不傷害野生動物呢？太陽能電圍欄也許是最佳的選擇。最近，我們研制了一臺果園太陽能電源，除了具有夜間照明作用外，還具有防盜、防野生動物破壞的作用，經(jīng)現(xiàn)場試用，效果很好。

2 太陽能電圍欄電源的基本方案

太陽能電圍欄電源電路工作原理框圖如圖1所示，該電源主要由太陽電池組件、充放電控制器、蓄電池、高壓脈沖發(fā)生器和圍欄線組成。太陽電池在太陽光照下輸出電能，通過充放電控制器對蓄電池進(jìn)行充電和放電控制，高壓脈沖發(fā)生器將低壓直流電逆變成5000V左右的高壓脈沖輸出到圍欄線上，當(dāng)動物碰著圍欄線時，就會產(chǎn)生電擊使動物從心理上產(chǎn)生條件反射，看到圍欄線時就會害怕，并遠(yuǎn)離圍欄線，從而達(dá)到保護(hù)農(nóng)作物或者圈養(yǎng)牲畜的作用。

圖1 太陽能電圍欄電源電路工作原理框圖

3 太陽能電圍欄電源的設(shè)計要點

3．1 太陽能供電部分的設(shè)計

根據(jù)當(dāng)?shù)氐脑缕骄蛰椛淇偭考柏?fù)載大小，通過計算機(jī)程序設(shè)計，確定太陽電池的功率為65W,蓄電池的容量為12V，100Ah。

根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍庀髼l件，太陽電池組件選用36片125mm×125mm多晶硅太陽電池封裝的組件^[1]。

蓄電池選用12V，100Ah的適于太陽能發(fā)電用的免維護(hù)鉛酸蓄電池。

充放電控制器具有過充電保護(hù)、過放電保護(hù)、防反充電、防反接等功能，以確保系統(tǒng)長期可靠地工作，具體指標(biāo)如下^[2]：

低電壓斷開點 10.8V

恢復(fù)供電電壓 12.3V

過充電斷開點 14.3V

恢復(fù)充電電壓 13.6V

溫度補(bǔ)償系數(shù) －3.5mV/℃

3．2 高壓脈沖部分的設(shè)計

以UC3526PWM芯片為核心進(jìn)行驅(qū)動部分的設(shè)計，UC3526的兩路輸出分別接到推挽部分的主開關(guān)器件上，通過變壓器升壓后，輸出5000V左右的高壓脈沖，高壓脈沖的寬度由裝在該電源外殼上的電位器調(diào)節(jié)。

3．2．1 高壓脈沖部分的主要要求

1）高壓脈沖電壓為5000V左右，但電流小，不連續(xù)，對人、畜及動物無致命傷害。

2）脈沖寬度可調(diào)節(jié)，以盡量減小工作時的能耗，又能達(dá)到目的。

3．2．2 脈寬調(diào)制電路的選擇及原理

電圍欄的輸出脈沖并不需要高的頻率，在考慮達(dá)到要求的條件下，盡量選用低的頻率和較窄的脈寬，以減小電能的消耗。

UC3526是一款高性能的單片集成脈寬調(diào)制型開關(guān)穩(wěn)壓器控制電路，它采用18腳雙列直插封裝。雙端互補(bǔ)驅(qū)動級可輸出直流100mA電流。并可提供外同步、軟啟動，欠壓鎖定，死區(qū)調(diào)節(jié)^[3]。與其它集成脈寬調(diào)制器相比，它能穩(wěn)定地輸出低至1Hz左右的脈沖。各引腳功能如下,其原理框圖如圖2所示。

圖2 UC3526原理框圖