微型2芯太阳能电池板为紧凑型离网设备中的电池充电

低功耗电子产品的进步现在允许放置 电池供电的传感器和其他设备的位置 远离电网。理想情况下，为了实现真正的电网独立性， 电池不需要更换，而是需要更换 使用当地可用的可再生能源充电，例如 作为太阳能。本设计说明显示了如何生产 紧凑型电池充电器，可从小型运行 2芯太阳能电池板。这种设计的一个独特之处在于 DC/DC 转换器使用功率点控制来提取 太阳能电池板的最大功率。

最大功率点控制的重要性

虽然太阳能电池或太阳能电池板是按功率额定的 输出时，面板的可用功率几乎不是恒定的。其 输出功率在很大程度上取决于照明、温度 以及从面板吸取的负载电流。为了说明 图1显示了2片太阳能的V-I特性 面板在恒定照明下。I-V曲线特性 从短路（最左侧）到大约 550mA 负载电流的相对恒定电流特性，在 它弯曲到恒定电压特性的点 在较低电流下，接近开路时的最大电压 电路（最右边）。面板的功率输出曲线显示 功率输出的明显峰值约为 750mV/530mA，在 I-V曲线的膝盖。如果负载电流增加 超过功率峰值，功率曲线迅速下降 为零（最左边）。同样，轻负载将功率推向 零（最右边），但这往往不是一个问题。

图1.太阳能电池板输出电压、电流和功率。

当然，面板照明会影响可用功率— 更少的光意味着更低的功率输出;更轻，更多 权力。虽然照明直接影响峰值功率输出的值，但它对 峰值在电压标度上的位置。也就是说，无论 的照度，面板输出电压在哪个峰值 功率发生保持相对恒定。因此，它使 检测以调节输出电流，使太阳能 面板电压保持在此峰值电源电压或以上， 在本例中为750mV。这样做称为最大功率 点控制。

图2显示了不同阳光对 充电电流，具有最大功率点控制和 没有。模拟阳光从 100% 向下变化 到大约 20%，然后回升到 100%。请注意，作为 阳光强度下降约20%，太阳能电池板的 输出电压和电流也会下降，但 LTC3105 的最大功率点控制可防止面板的 输出电压降至编程以下 750mV. 它通过减小 LTC3105 来实现这一点 输出充电电流，防止太阳能电池板 坍塌到接近零伏特，如 图 2 的右侧。没有电源点控制， 阳光的少量减少可以完全停止充电 流动的电流。

图2.改变阳光强度对充电电流的影响。

具有输入功率控制的 LTC3105 升压型转换器

LTC®3105 是一款同步升压型 DC/DC 转换器 主要设计用于从环境能量转换电力 光源，如低压太阳能电池和热电 发电机，给电池充电电源。LTC3105 使用 MPPC 从电源提供最大的可用功率。 它通过减小 LTC3105 输出电流来防止太阳能电池板坍塌至接近 3105 伏，从而实现此目的。LTC250 能够利用一个输入启动 低至 <>mV，允许其由单电源供电 太阳能电池或多达九个或十个串联电池。

输出断接通常消除了隔离二极管 其他太阳能供电的 DC/DC 转换器需要 并允许输出电压高于或低于 输入电压。降低400mA开关电流限值 在启动期间允许从相对较高的位置运行 阻抗电源，但仍提供足够的 曾经为许多低功率太阳能应用供电 转换器运行正常。还包括一个 6mA 可调输出低压差线性稳压器，漏极开路 电源良好输出、关断输入和突发模式操作可提高低功耗应用的效率。®

太阳能锂离子电池充电器

图3所示为紧凑型太阳能电池充电器 使用 LTC3105 作为升压型转换器，将 LTC4071 用作 锂离子分流充电器。2节400mW太阳能电池板提供 LTC3105 的输入电源以产生超过 60mA 的电流 在阳光下充电电流。最大功率点 控制防止太阳能电池板电压下降 低于 750mV 最大功率点，如 图1.转换器的输出电压设置为4.35V，略高于 锂离子电池。LTC4 并联充电器可限制 电池两端的电压为 2.4071V。将FBLDO接地 引脚将低压差稳压器设置为4.2V，从而 为“充电”指示灯供电。充电时此指示灯亮起 当电池电压在 2mV 以内时关闭 浮动电压，表示接近完全充电。一个 NTC 热敏电阻检测电池温度并降低 LTC2 高环境温度下的浮动电压，用于增加 电池安全。为防止电池因过度放电而损坏，低电池电量断开功能会断开连接 如果电池降至40.4071V以下，则来自负载的电池。

图3.2芯太阳能电池板锂离子电池充电器。

结论

虽然这里描述的电路只产生一个 几百毫瓦，它可以提供足够的功率 保持 400mAhr 锂离子电池在大多数情况下充满电 天气状况。低输入电压，组合 具有输入功率控制，使得 LTC3105 非常适合 低功率太阳能应用。此外，LTC4071 并联充电系统通过 提供精确的浮动电压、充电状态和 温度安全功能可确保较长的电池寿命 室外环境。

审核编辑：郭婷