無需MCU的低成本太陽能電池充電器
太陽(yang)能(neng)電(dian)(dian)(dian)(dian)池板的(de)(de)(de)泄漏問(wen)題傳統(tong)上可以采用一個與太陽(yang)能(neng)電(dian)(dian)(dian)(dian)池板相串聯的(de)(de)(de)肖(xiao)(xiao)特(te)(te)基二(er)極管(guan)來解決,但肖(xiao)(xiao)特(te)(te)基二(er)極管(guan)的(de)(de)(de)正向(xiang)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓降使得它在高電(dian)(dian)(dian)(dian)流條件(jian)下會消耗大量的(de)(de)(de)功率。因此(ci),需要采用昂貴的(de)(de)(de)散熱器和精細的(de)(de)(de)布局來把肖(xiao)(xiao)特(te)(te)基二(er)極管(guan)保持于低溫(wen)狀態(tai)。那么,有沒有低成(cheng)本的(de)(de)(de)解決方(fang)(fang)案?太陽(yang)能(neng)電(dian)(dian)(dian)(dian)池充電(dian)(dian)(dian)(dian)器設(she)計最困(kun)擾設(she)計師(shi)的(de)(de)(de)“至滿充電(dian)(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)(dian)池的(de)(de)(de)浮(fu)動電(dian)(dian)(dian)(dian)壓控制”和“在最佳發電(dian)(dian)(dian)(dian)點給電(dian)(dian)(dian)(dian)池板加(jia)載”問(wen)題又該(gai)如何解決?在下文中,Linear電(dian)(dian)(dian)(dian)源(yuan)專家將為(wei)你介紹(shao)該(gai)公司最新的(de)(de)(de)低成(cheng)本解決方(fang)(fang)案。
作為在(zai)商(shang)業和住宅環境中(zhong)均具實用性(xing)的(de)(de)(de)一種(zhong)發電方(fang)法而(er)(er)言,太陽能電池板已(yi)經被人們所(suo)廣泛接受。然(ran)而(er)(er),盡管(guan)在(zai)技術方(fang)面取得了(le)進步(bu),太陽能電池板的(de)(de)(de)造(zao)價仍(reng)然(ran)很昂貴。這(zhe)種(zhong)高昂的(de)(de)(de)成本(ben)(ben)有很大(da)部分來(lai)自(zi)于電池板本(ben)(ben)身,這(zhe)里(li),電池板的(de)(de)(de)尺(chi)寸 (因(yin)而(er)(er)也包括其成本(ben)(ben)) 將隨著所(suo)需輸出功率的(de)(de)(de)增加而(er)(er)增加。因(yin)此,為了(le)造(zao)就外形尺(chi)寸最(zui)小(xiao)、成本(ben)(ben)效益性(xing)最(zui)佳的(de)(de)(de)解決(jue)方(fang)案,最(zui)大(da)限(xian)度地提升電池板性(xing)能是很重要的(de)(de)(de)。
一般而言,太陽能電池板所獲取的能量用于給電池充電,電池的儲能反過來將在沒有陽光照射的情況下為終端應用電路的操作提供支持。如欲實現太陽能電池充電器的(de)最佳設計,則必需(xu)對太(tai)陽(yang)(yang)能電(dian)池(chi)(chi)板(ban)(ban)(ban)(ban)的(de)特(te)(te)性(xing)(xing)有(you)所了解。首(shou)先,由(you)于具有(you)很大(da)(da)的(de)結合區(qu),因(yin)此太(tai)陽(yang)(yang)能電(dian)池(chi)(chi)板(ban)(ban)(ban)(ban)會發生泄漏,在黑暗條(tiao)件下電(dian)池(chi)(chi)將通過電(dian)池(chi)(chi)板(ban)(ban)(ban)(ban)放(fang)電(dian)。而且,每塊太(tai)陽(yang)(yang)能電(dian)池(chi)(chi)板(ban)(ban)(ban)(ban)都(dou)擁有(you)一個具最大(da)(da)功率點的(de)特(te)(te)征IV曲線,所以,當負載(zai)特(te)(te)性(xing)(xing)與(yu)電(dian)池(chi)(chi)板(ban)(ban)(ban)(ban)特(te)(te)性(xing)(xing)不相匹配時,能量提(ti)取將有(you)所減少。理想的(de)情況是:電(dian)池(chi)(chi)板(ban)(ban)(ban)(ban)將在最大(da)(da)功率點上被持續加載(zai),以充分地利(li)用可(ke)用的(de)太(tai)陽(yang)(yang)能,并由(you)此最大(da)(da)限(xian)度地縮(suo)減電(dian)池(chi)(chi)板(ban)(ban)(ban)(ban)成本。
一(yi)(yi)般情況下,可以(yi)(yi)采用一(yi)(yi)個(ge)與(yu)電(dian)池(chi)板相(xiang)串聯(lian)的(de)(de)肖特(te)基(ji)(ji)二(er)極(ji)(ji)管(guan)(guan)(guan)來(lai)解決電(dian)池(chi)板的(de)(de)泄(xie)(xie)漏問(wen)題(ti)。反向(xiang)泄(xie)(xie)漏被減小(xiao)(xiao)至(zhi)一(yi)(yi)個(ge)很低的(de)(de)數值;然而,肖特(te)基(ji)(ji)二(er)極(ji)(ji)管(guan)(guan)(guan)的(de)(de)正向(xiang)電(dian)壓(ya)降(jiang) (它在高電(dian)流條(tiao)件下會消耗大量的(de)(de)功率) 仍然會造成能量損(sun)失(shi)。因(yin)此,需要采用昂貴(gui)的(de)(de)散(san)熱(re)器和精細(xi)的(de)(de)布局來(lai)把肖特(te)基(ji)(ji)二(er)極(ji)(ji)管(guan)(guan)(guan)保持于低溫狀(zhuang)態。解決該功率耗散(san)問(wen)題(ti)的(de)(de)一(yi)(yi)種(zhong)更加有效方法是用一(yi)(yi)個(ge)基(ji)(ji)于MOSFET的(de)(de)理想二(er)極(ji)(ji)管(guan)(guan)(guan)來(lai)替代肖特(te)基(ji)(ji)二(er)極(ji)(ji)管(guan)(guan)(guan)。這將把正向(xiang)電(dian)壓(ya)降(jiang)減小(xiao)(xiao)到低至(zhi)20mV,從而顯著(zhu)地減少功耗,同(tong)時降(jiang)低散(san)熱(re)布局的(de)(de)復雜(za)性、外形尺寸和成本(ben)。幸運的(de)(de)是,由(you)于已經有一(yi)(yi)些IC供(gong)應商制造出了具有這種(zhong)規(gui)格的(de)(de)理想二(er)極(ji)(ji)管(guan)(guan)(guan) (比如:由(you)凌力爾特(te)公司提供(gong)的(de)(de)LTC4412),因(yin)此上述目標得以(yi)(yi)輕松實現(xian)。
不過,有兩個問題依然(ran)存在,即(ji):“至滿充電電池(chi)的浮(fu)動電壓控(kong)制(zhi)”和(he)“在最(zui)佳發(fa)電點(dian)給電池(chi)板加載”。這些問題常常可(ke)以(yi)通過采用(yong)一個開關模式(shi)充電器和(he)一個高效(xiao)率降壓型穩壓器來加以(yi)解決。
凌力(li)爾(er)特已經開(kai)發出了這樣一(yi)款(kuan)電(dian)路,它由LTC1625 No RESNSE(無檢(jian)測(ce)電(dian)阻器(qi))同(tong)步降壓型控制器(qi)、LTC1541微功率(lv)運算放(fang)大(da)器(qi)、比較器(qi)和(he)基準、以及LTC4412理想二(er)極管組(zu)成。
電路被置于太陽能電池板和電池之間,用于調節電池浮動電壓。基于LTC1541的附加控制環路強制充電器在(zai)(zai)最大電(dian)池板(ban)功率點上運作。這(zhe)(zhe)種(zhong)效率的提升縮減了(le)所(suo)需的電(dian)池板(ban)尺寸,因(yin)而降低了(le)總體(ti)解決方案(an)的成本。當電(dian)池板(ban)峰值(zhi)電(dian)源(yuan)電(dian)壓和(he)電(dian)池電(dian)壓之間存在(zai)(zai)失配時,這(zhe)(zhe)款電(dian)路(lu)的重要(yao)優點表現(xian)得尤(you)為突(tu)出。
