[发明专利]独立式光伏LED照明专用控制器SoC芯片

说明书

技术领域

本发明属于集成电路领域，涉及高效能太阳能利用，具体涉及一种独 立式光伏LED照明专用控制器SoC芯片，它适用于独立式光伏LED照明 系统的高效能、低成本、高稳定性系、高智能化解决方案。

背景技术

太阳能具有取之不尽，用之不竭的特点，是当今可再生能源中发展速 度最快的能源之一，也是各国竞相发展的重点。LED灯具有寿命长、效率 高、不产生热量的众多特点，越来越多地应用在照明领域，并呈现出取代 传统照明光源的趋势，广泛应用于绿地照明、道路照明与交通指示、机场 跑道永久照明、广告灯箱照明、城市造型景观照明、家居照明及汽车照明 系统。

LED的工作电流是直流，且工作电压较低。太阳电池将光能转化为直 流电能，且太阳电池组件可以通过串并联方式组合得到实际需要的电压。 这些特点恰好与LED相匹配，两者结合将无需任何的逆变装置进行交、直 流转换，将获得很高的能源利用率、较高的安全性能和可靠性，实现节能、 环保、安全、高效能的照明系统，实现新能源开发与节能环保产品的完美 结合，能产生极高的社会效益和经济效益。

目前，对于控制器的设计，国内外普遍的解决方案是使用多个集成电 路芯片通过板级电路互联构成一个完整控制系统。这些集成电路芯片包括 单片机(MCU)芯片，ADC芯片，模拟开关电源转换DC-DC芯片，模拟 开关电源LED恒流驱动芯片，实时时钟芯片，温度检测芯片等。由于采用 芯片较多，所以成本居高不下，而且，由于所用芯片大多是通用芯片，芯 片的很多功能闲置，不仅造成资源浪费，而且各个芯片本身消耗功率较大， 降低了整个系统的效率。另外，系统复杂，可靠性不高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高效能、低成本并且高智能化的独立式光 伏LED照明系统控制专用SoC芯片。

本发明所提供的独立式光伏LED照明系统控制专用SoC芯片，其特征 在于：包括充电采样电路、充电驱动电路、LED照明采样电路、LED照明 驱动电路、控制模块、温度感测电路和保护电路；

充电采样电路的输入端分别与太阳能电池和蓄电池相连，其输出端分 别与充电驱动电路和控制模块相连；

充电驱动电路的输入端分别与充电采样电路和控制模块相连，其输出 端与充电部分功率变换电路相连；

LED照明采样电路的输入端分别蓄电池及LED电流采样电阻相连，其 输出端与LED照明驱动电路相连；

LED照明驱动电路的输入端分别与LED照明采样电路及控制模块相 连，其输出端与LED驱动部分功率变换电路相连；

温度感测电路与控制模块相连，将实时监测到的芯片温度信号传递给 控制模块；

保护电路的输入端与充电驱动电路、LED照明驱动电路以及蓄电池中 的至少一个相连，其输出端与控制模块相连；

控制模块分别接收充电采样电路、温度感测电路和保护电路传递的信 号，控制模块对三种信号进行逻辑处理，控制充电驱动电路和LED照明驱 动电路的工作状态。

作为本发明的改进，该芯片还包括最大功率点跟踪电路，并在太阳能 电池的电流回路中串联电阻；最大功率点跟踪电路的输入端分别太阳能电 池及串联电阻相连，其输出端与充电驱动电路相连。该芯片也可以包括依 次串接在蓄电池与充电驱动电路之间的蓄电池温度检测电路和浮充电压温 度补偿电路。该芯片还可以包括LED亮度调节电路，LED亮度调节电路的 输入端与控制模块相连，其输入端与LED照明驱动电路相连。控制模块最 好采用为微控制器。

利用本发明所提供的SoC芯片构成的独立式光伏LED照明系统功能如 下：

白天或者有光时，太阳能电池有较高电压输出，通过SoC芯片中的充 电采样电路可以感知此时处于太阳能电池给蓄电池充电状态。通过该充电 采样电路，基于太阳能电池输出电压和蓄电池蓄电状态，选择合适的蓄电 池充电策略(通过蓄电池充电驱动电路来选择合适的充电电流和充电电 压)。为提高太阳能电池的充电效率，此处可通过监测太阳能输出的最大功 率点，采用最大功率点跟踪(MPPT)技术来实现输出太阳能电池的最大功 率。该充电控制电路还可以监测蓄电池状态，一旦蓄电池容量充满，即刻 关闭充电电路。