具有最高功率点跟踪技术的山洪灾害预警监测装置new.doc

1、说 明 书 摘 要1本 实 用 新 型 涉 及 一 种 具 有 最 高 功 率 点 跟 踪 技 术 的 山 洪 灾 害 预 警 监 测 装置 ， 包 括 供 电 系 统 、 传 感 系 统 、 数 据 采 集 处 理 系 统 和 数 据 传 输 系 统 ， 其 特 征在 于 ：所 述 供 电 系 统 采 用 基 于 BQ24650 的 具 有 最 高 功 率 点 跟 踪 技 术 ， 提 高 太 阳 能电 池 板 的 充 电 效 率 ， 以 保 证 阳 光 充 足 时 对 蓄 电 池 进 行 高 效 的 充 电 。BQ24650 充 电 器 电 阻 可 通 过 编 程 支 持 LiFePO4、

2、铅 酸 (SLA)或 NiCd/NiMH电 池 。 通 过 该 方 案 山 洪 灾 害 预 警 监 测 装 置 提 高 了 太 阳 能 电 池 板 充 电 能 力 ，并 且 可 以 控 制 输 出 电 流 。摘 要 附 图21234ABCD4321D C B ATitleNumberRevisionSize A4 Date:3-May-2011Sheet of File:E:work位位位位位位位位位位位SWYL.ddbDrawnBy:VCC1MPPSET2STAT13TS4STAT2 5VREF 6TERM_EN 7VFB 8SRN9SRP10GND11REGN12LODRV13 PH14

3、HIDRV15BTST16 PwPd17U1BQ24650C3 1uFR3 10RGNDC5 1uFGNDR11 0C8 0.1uFC9 1uFGNDL110uH 2AR12 0.02RC10 0.1uFC11 0.1uFGNDGNDGNDC71uFC610uFGND GNDC13 10uF/35VC14 1uFGNDGND R14 499k R15 100kR13 0C15 22pF GNDC16 0.1uFGND12D4 LEDR6 47k12D5 LEDR10 47kC4 NCR9 100GNDR7 5.23kR8 30.1kGNDNTC110KD1 SS321234J1 CON4C1

4、2.2uFGNDVIN VINVIND3 SS32C12 10uFGNDR1 3.9R2 3.9D2 SS32F1 2AR5 36kR4 499kC2 22pFGNDVpowVbatT1 20VT2 20V216U2A SI7288435U2B SI7288VBVB GND权 利 要 求 书11. 一 种 具 有 最 高 功 率 点 跟 踪 技 术 的 山 洪 灾 害 预 警 监 测 装 置 ， 包 括 供电 系 统 、 传 感 系 统 、 数 据 采 集 处 理 系 统 和 数 据 传 输 系 统 ， 其 特 征 在 于 ：所 述 供 电 系 统 采 用 基 于 BQ24650 的 具 有

5、最 高 功 率 点 跟 踪 技 术 ， 提 高 太阳 能 电 池 板 的 充 电 效 率 ， 以 保 证 阳 光 充 足 时 对 蓄 电 池 进 行 高 效 的 充 电 。2. 权 利 要 求 1 所 述 具 有 最 高 功 率 点 跟 踪 技 术 的 山 洪 灾 害 预 警 监 测 装 置 ，其 中 所 述 BQ24650 充 电 器 电 阻 可 通 过 编 程 支 持 LiFePO4、 铅 酸 (SLA)或NiCd/NiMH 电 池 。3. 权 利 要 求 1 所 述 具 有 最 高 功 率 点 跟 踪 技 术 的 山 洪 灾 害 预 警 监 测 装 置 ，其 中 所 述 BQ24650

6、充 电 器 可 以 为 锂 离 子 电 池 组 充 电 ， 最 高 电 流 可 达10A。说 明 书1具 有 最 高 功 率 点 跟 踪 技 术 的 山 洪 灾 害 预 警 监 测 装 置技 术 领 域本 实 用 新 型 涉 及 一 种 监 测 装 置 ， 进 一 步 涉 及 一 种 监 测 降 雨 量 的 监 测 装置 。背 景 技 术由 于 我 国 的 水 灾 频 频 发 生 ， 因 此 必 须 监 测 江 河 、 湖 泊 与 水 库 等 的 水 位 ，及 这 些 区 域 的 降 雨 量 。 这 种 监 测 不 但 可 以 为 预 防 水 灾 、 及 时 进 行 防 汛 决 策 提供 大

7、量 可 靠 的 数 据 和 资 料 ， 同 事 还 可 为 防 洪 抢 险 救 灾 和 保 护 人 民 生 命 财 产 安全 发 挥 重 要 作 用 。 目 前 ， 国 内 许 多 水 文 站 监 测 水 位 和 降 雨 量 仍 采 用 人 工 方 法 。该 方 法 不 但 存 在 测 量 的 人 身 安 全 ， 而 且 存 在 数 据 测 量 不 准 确 、 检 测 实 时 性 不强 等 问 题 。在 山 洪 灾 害 预 警 监 测 中 ， 山 洪 灾 害 预 警 监 测 装 置 是 最 重 要 的 监 测 装 置 ，用 于 任 何 需 要 自 动 监 测 降 雨 量 的 站 点 ， 是 一

8、 个 高 度 集 成 的 小 系 统 ， 包 括 供 电 、传 感 、 采 集 、 数 据 处 理 、 通 信 等 ； 该 设 备 一 般 都 是 安 装 于 野 外 ， 基 本 不 可 能提 供 市 电 ， 而 且 比 较 偏 远 ， 必 须 采 用 太 阳 能 供 电 的 方 式 保 证 设 备 的 电 源 不 间断 。 而 一 般 的 太 阳 能 控 制 器 设 计 的 效 率 比 较 低 ， 在 雨 季 很 难 保 证 设 备 能 不 间断 运 行 。发 明 内 容鉴 于 以 上 内 容 ， 有 必 要 提 供 一 种 提 高 太 阳 能 电 池 板 充 电 能 力 、 可 控 制输

9、出 电 流 的 山 洪 灾 害 预 警 监 测 装 置 。本 实 用 新 型 提 供 了 一 种 具 有 最 高 功 率 点 跟 踪 技 术 (MPPT)的 山 洪 灾 害 预警 监 测 装 置 ， 包 括 供 电 系 统 、 传 感 系 统 、 数 据 采 集 处 理 系 统 和 数 据 传 输 系统 ， 其 中 所 述 供 电 系 统 采 用 基 于 BQ24650 的 MPPT 技 术 ， 提 高 太 阳 能 电 池说 明 书2板 的 充 电 效 率 ， 以 保 证 阳 光 充 足 时 对 蓄 电 池 进 行 高 效 的 充 电 。BQ24650 采 用 最 高 功 率 点 跟 踪 (M

10、PPT) 技 术 ， 可 控 制 输 出 电 流 ， 以实 现 太 阳 能 板 的 最 大 输 出 功 率 。 所 谓 最 大 功 率 点 跟 踪 ， 即 是 指 控 制 器 能 够 实时 侦 测 太 阳 能 板 的 发 电 电 压 ， 并 追 踪 最 高 电 压 电 流 值 (VI)， 使 系 统 以 最 高 的效 率 对 蓄 电 池 充 电 。BQ24650 又 叫 高 效 同 步 开 关 模 式 充 电 器 控 制 器 ， 是 一 款 太 阳 能 电 池 充电 器 。该 款 独 立 器 件 可 为 26V（ 6 节 电 池 ） 锂 离 子 电 池 组 充 电 ， 最 高 电 流 可达 1

11、0A， 且 其 电 阻 可 通 过 编 程 支 持 LiFePO4、 铅 酸 (SLA)或 NiCd/NiMH电 池 。所 述 供 电 系 统 电 路 的 设 计 要 点 为 ： （ 1） 主 要 设 计 指 标 ， 供 电 类 型 通 过12V 太 阳 能 蓄 电 池 供 电 ， 供 电 范 围 是 1018V， 冗 余 供 电 范 围 ： 922V，太 阳 能 充 电 电 流 ： 2A， 蓄 电 池 放 电 ： 2A， 无 太 阳 时 电 路 耗 电 ： 1mA， 太阳 能 板 供 电 耗 电 ： 30mA。与 现 有 技 术 相 比 ， 本 实 用 新 型 具 有 如 下 优 点 ：1、

12、 提 高 了 太 阳 能 电 池 板 的 充 电 效 率 ；2、 保 证 阳 光 充 足 时 对 蓄 电 池 进 行 高 效 充 电 。附 图 说 明图 1 是 本 实 用 新 型 具 有 最 高 功 率 点 跟 踪 (MPPT)技 术 的 山 洪 灾 害 预 警 监测 装 置 供 电 系 统 部 分 的 电 路 原 理 图 。具 体 实 施 方 式下 面 参 照 附 图 结 合 实 施 例 对 本 实 用 新 型 作 进 一 步 的 描 述 。请 参 阅 图 1， 图 1 是 具 有 最 高 功 率 点 跟 踪 (MPPT)技 术 的 山 洪 灾 害 预 警 监说 明 书3测 装 置 供 电

13、 系 统 部 分 的 电 路 原 理 图 。 所 述 电 路 的 设 计 指 标 为 ： （ 1） 主 要设 计 指 标 ， 供 电 类 型 通 过 12V 太 阳 能 蓄 电 池 供 电 ， 供 电 范 围 是 1018V，冗 余 供 电 范 围 ： 922V， 太 阳 能 充 电 电 流 ： 2A， 蓄 电 池 放 电 ： 2A， 无 太 阳时 电 路 耗 电 ： 1mA， 太 阳 能 板 供 电 耗 电 ： 30mA。所 述 电 路 设 计 要 点 为 ：加 入 TVS 对 输 入 进 行 浪 涌 防 护设 计 有 输 入 防 反 接 电 路 ，设 有 电 路 工 作 指 示 灯负 载

14、过 电 流 保 护核 心 工 作 器 件 BQ64250核 心 工 作 器 件 功 耗 ： 给 电 池 充 电 状 态 25mA、 充 电 完 成 状 态 2mA。电 路 设 计 说 明 ： 电 路 的 运 行 指 标 如 下 表 所 示 ：类 型 说 明 最 小值标 准值最 大值单位供 电 电 源 输 入 可 接 太 阳 能 板 5 20 22 V电 池 电 压 12.6 V供 电 电 流 2 A充 电 电 流 2 2 A运 行 节 点 温 度 0 125 电 路 采 用 最 高 充 电 效 率 工 作 方 式 ， 最 大 限 度 提 高 电 路 的 工 作 维 持 时 间 。 指 标 实

15、现 说 明输 出 电 源 限 制说 明 书4Vout = 2.1 V （ 1 +R14/R15）= 2.1（ 1+499/100）=12.579V恒 压 充 电 限 制Vmppset = 1.2(1+R4/R5)=1.2(1+499/36)=17.8V充 电 电 流 限 制Icharge=40mV/R12 = 40mV/20m = 2A。本 实 用 新 型 主 要 针 对 山 洪 灾 害 预 警 监 测 装 置 所 进 行 的 改 进 ， 以 上 所 述仅 为 本 实 用 新 型 较 佳 实 施 例 而 已 ， 非 因 此 即 局 限 本 实 用 新 型 的 专 利 范 围 ， 故举 凡 用

16、本 实 用 新 型 说 明 书 及 图 式 内 容 所 为 的 简 易 变 化 及 等 效 变 换 ， 均 应 包 含于 本 实 用 新 型 的 专 利 范 围 内 。说 明 书 附 图1图 11234ABCD4321D C B ATitleNumberRevisionSize A4 Date:3-May-2011Sheet of File:E:work位位位位位位位位位位位SWYL.ddbDrawnBy:VCC1MPPSET2STAT13TS4STAT2 5VREF 6TERM_EN 7VFB 8SRN9SRP10GND11REGN12LODRV13 PH14 HIDRV15BTST16 P

17、wPd17U1BQ24650C3 1uFR3 10RGNDC5 1uFGNDR11 0C8 0.1uFC9 1uFGNDL110uH 2AR12 0.02RC10 0.1uFC11 0.1uFGNDGNDGNDC71uFC610uFGND GNDC13 10uF/35VC14 1uFGNDGND R14 499k R15 100kR13 0C15 22pF GNDC16 0.1uFGND12D4 LEDR6 47k12D5 LEDR10 47kC4 NCR9 100GNDR7 5.23kR8 30.1kGNDNTC110KD1 SS321234J1 CON4C1 2.2uFGNDVIN VINVIND3 SS32C12 10uFGNDR1 3.9R2 3.9D2 SS32F1 2AR5 36kR4 499kC2 22pFGNDVpowVbatT1 20VT2 20V216U2A SI7288435U2B SI7288VBVB GND