電容器太陽能草坪燈的設計

　　由于所選用的LED燈的額定電壓為3.3 V，而超級電容器的電壓為5.0 V，并且超級電容器在放電過程中電壓會不斷降低，因此需要有穩壓電路來驅動LED。

　　本文選用CMOS工藝制造且靜態電流極低的VFM開關型DC／DC升壓穩壓器，該芯片內部包括VFM控制電路、LX開關驅動晶體管、基準電壓單元、振蕩器、誤差比較放大器、電壓采樣電阻、LX開關保護電路等。芯片外部只需要一個電感、一個輸出電容和一個肖特基二極管就可以提供穩定的低噪聲輸出電壓。該穩壓器具有8μA的極低輸入電流、低紋波、低噪聲特性，效率可達到80％，并具有0.6 V的極低啟動電壓，輸出電壓精度可達±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影響轉換效率，此外，電容和電感也會影響輸出波紋。因此。設計時應選擇合適的電感、電容和肖特基二極管以獲得較高的轉換效率和較低的波紋和噪聲。根據331C的數據手冊，本設計選擇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，但是會降低DC-DC轉換器5％～10％的效率，所以D3采用正向導通電壓較低、反應時間較短的肖特基二極管lN5817。

　　2.3光控電路

　　超級電容器太陽能草坪燈需要光控開關電路來控制LED的開關。以便在周圍環境光線變暗時點亮LED，并當光線變亮時關閉LED。有些光控開關電路采用光敏電阻來開關LED，也可以直接采用太陽能電池做光敏開關，因為太陽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為帶施密特觸發器的六反相器74HC14，其中的多諧振蕩器由第二個反相器與R5和C1構成。這樣，在白天光線變亮時，太陽能電池電壓升高，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關斷。而當光線變暗時，太陽能電池電壓降低到一定程度時，HC14的1腳為低電平，HC14的2腳為高電平，多諧振蕩器開始振蕩，并經過Y4輸出高、低電平，Q2時而導通時而截至，此時只要調節R6和C1的值，以把閃光頻率調節到人眼不能分辨即可，這樣做的最大好處是可以延長草坪燈工作時間。經實際測試，該電路可以每天連續工作10小時以上，完全可以達到用戶的使用需求。

　　3 結束語

　　本超級電容器太陽能草坪的設計采用了超級電容和集成的DC-DC芯片，因而整個電路設計簡單，可靠性高，屬于綠色環保產品。目前，此設計已經成功應用于實際產品之中。
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