摘 要 为了实现半导体直流冰箱的电力供给，提出了一种基于太阳能供电的电源系统设计方案，并完成了系统的软硬件设计。该系统主要由STM8S硬件平台组成的控制器实现太阳能组件对磷酸铁锂蓄电池的充放电管理，以及对半导体冰箱的驱动控制功能，软件部分采用IAR进行编程。实际应用表明，本系统能够完成太阳能充放电管理与半导体直流冰箱驱动电源管理功能，可以摆脱能源限制，绿色环保，达到了设计要求。
　　关键词 太阳能供电；磷酸铁锂储能；半导体冰箱
　　中图分类号：TB65 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）13-0044-02
　　为了实现对太阳能半导体冰箱的电力供给，本文提出了一种具备双模供电能力的控制与驱动系统，并完成了软硬件的设计。
　　1 供电系统的结构及工作原理
　　太阳能半导体冰箱供电系统如图1所示，它由太阳能电池组件、控制器、蓄电池等部件组成。太阳能电池阵列位于太阳照射面通过导线，一端与控制器相连，经控制器又与设置在冰箱另一侧的半导体制冷装置的热端相连。控制器对蓄电池的充放电进行管理，通过温度传感器测量冰箱内部温度，进行驱动电流调节，实现温度控制功能。
　　2 太阳能电池组件选择
　　太阳能电池组件是由晶体硅制成的，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，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，当光照射在电池表面时，光子在N型与P型硅内部激发出电子空穴对，改变了原来相对平衡的P/N结间的少数载流子相互运动数量，导致P型硅中少数载流子电子向N型层移动增多，而N型硅中的少数载流子空穴向P型层移动增多，这时通过正反面的电极可以引出电流驱动负载做功。一片电池单元约能产生0.5 V电压。
　　3 系统蓄电池的选择及充放电管理
　　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，并随时向冰箱供电。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，可以少维护或免维护，工作温度范围宽，价格低廉。综合考虑，性能价格比理论上为铅酸电池的4倍以上。所以本系统储能选用由5组4节3.2V/5AH磷酸铁锂电池串联组成。即太阳电池方阵全部时间都同蓄电池组并联浮充供电。白天，当太阳电池方阵的电势高于蓄电池的电势时，负载由太阳电池方阵供电，多余的电能通过控制器充入蓄电池，蓄电池处于浮充电状态，当太阳电池方阵不发电或电动势小于蓄电池电势时，全部输出功率都由蓄电池组供电，由于控制器阻塞二极管的作用，蓄电池不会通过太阳电池方阵放电，可以充分有效地利用能源。
　　4 控制及驱动电路设计
　　4.1 硬件设计
　　当制冷器开始工作时，冷端温度下降，通过控制器调节加入到制冷片输入端的电压，若温度没有达到设定值，继续冷却，若达到制冷温度，系统小电流供电，维持温度不变，达到温度控制的目的，这样，半导体制冷器也将间歇工作，可以节省部分电能。
　　4.2 软件设计
　　5 结论
　　采用太阳能供电的半导体冰箱，携带方便，节约能源，绿色环保。本供电系统实现了其精确的温度控制和电源管理，可以在0.1℃范围内精确地控制温度，低压直流供电，加载电压与电流能够在很大的范围内变化，不会产生噪音，环境友好，达到了设计要求。
　　参考文献
　　[1]杭州大和热磁电子有限公司.热电技术指南[M].
　　[2]http：//www.stmicroelectronics.com.cn意法半导体stm8sMicrocontrollerprogrammingManual.
　　[3]http：//www.allegromicro.com/AllegroMicroSystem公司线性霍尔电流传感器使用手册[M].