51单片机太阳能供电与半导体制冷箱的设计+电路图(6)
图2-1 太阳能发电实物图
图2-2 太阳能发电原理图
2.2 太阳能光伏电池板
2.2.1 太阳能光伏电池的简介
太阳电池单体是用于光电转换的最小单元，它的面积一般为4～100cm2。太阳电池单体工作电压为0.45～0.50V，工作电流为20～25mA/cm2，将太阳电池单体进行串联，并联并封装后，就成为太阳电池组件，其功率一般为几瓦至几十瓦，更高的能达到几百瓦。太阳电池组件包含一定数量的太阳电池，这些太阳电池通过导线连接，一个组件上，太阳电池的标准数量是36个或40个（10cm×10cm），产生16V的电压，与一个额定电压为12V的蓄电池进行有效的充电。并能使选择的半导体制冷器能够正常工作。制冷箱所选的晶体硅太阳电池由一个晶体硅片组成，在晶体硅片的上表面紧密排列着金属栅线，下表面是金属层。硅片本身是P型硅，表面扩散层是N区，在这两个层的连接处就是所谓的PN结，太阳电池的顶部被一层减反射膜所覆盖，以便减少太阳能的反射损失。被密封后具有一定的防腐、防风、防雹和防雨等能力。
2.2.2太阳能光伏电池板的选择
考虑到充电要求和其他各方面因素，这次设计我最终选择了规格为95*95（mm），工作电压为5.5V，工作电流为150mA（25℃下测得的结果）的小型太阳能光伏电池板作为组装拼接单元，为了给12V的铅蓄电池充电，我选择将将三块太阳能电池板串联，这种情况下在工作时可以达到15V至16V的电压，然后为了提高充电电流，就选用了吹冰组串联好的电池板组合再进行并联（也就是最终组成了一块3*6的组合电池板），这种情况下在电池板工作时可以达到800mA到900mA的充电电流，这样这块组合太阳能电池板充电功率就达到了12W至15W，充电效果相当可观。（太阳能电池板如图2-3）
图2-3 太阳能电池板
2.3 太阳能光伏发电控制器
为了让太阳能电板为蓄电池安全充电并且保证负载安全正常工作，我选择购买了一款现成的控制器（如图2-4）。
图2-4 太阳能发电控制器
2.3.1 控制器的主要参数
这款控制器（12V/24V自动识别），这款控制器详细参数如表2-1：
表2-1 控制器参数
此控制器专为太阳能直流供电系统、太阳能直流路灯系统设计，并使用了专用电脑芯片的智能化控制器。具有短路、过载、独特的防反接保护，充满、过放自动关断、恢复等全功能保护措施，详细的充电指示、蓄电池状态、负载及各种故障指示。控制器通过电脑芯片对蓄电池的端电压、放电电流、环境温度等涉及蓄电池容量的参数进行采样，通过专用控制模型计算，符合蓄电池特性的放电率、温度补偿修正的高效、高准度控制，并采用了高效PWM蓄电池充电模式，保证蓄电池工作在最佳的状态，延长电池使用寿命。而且具有多重输入输出模式。
2.3.2 控制器原理图
控制器工作原理图如2-5：
图2-5 控制器工作原理
2.3蓄电池
蓄电池组的作用是贮存太阳电池方阵受光照时所转换的电能，并随时向负载供电。太阳电池发电系统对所用蓄电池最基本要求是：自放电率低，使用寿命长,深放电能力强，充电效率高，可以减少文护或免文护，工作温度范围宽，价格低廉。
为了保证能够让半导体制冷芯片和散热风扇在额定功率下正常工作，产品引入了一块供电电压为12V，容量为20AH的铅蓄电池，太阳能电池板控制器（以下简称控制器）作为连接体，太阳能光伏电板通过控制器给铅蓄电池充电，然后铅蓄电池通过控制器给半导体制冷芯片和散热风扇供电。