無需MCU的低成本太陽能電池充電器
太(tai)陽能電(dian)(dian)池(chi)(chi)板(ban)的(de)泄漏(lou)問(wen)題傳統上(shang)可以(yi)采用一(yi)個與太(tai)陽能電(dian)(dian)池(chi)(chi)板(ban)相串聯的(de)肖特(te)基(ji)(ji)(ji)二(er)(er)極管(guan)來解(jie)決(jue),但肖特(te)基(ji)(ji)(ji)二(er)(er)極管(guan)的(de)正向電(dian)(dian)壓降使(shi)得它在(zai)高電(dian)(dian)流條件(jian)下(xia)會消耗大量的(de)功率。因此,需要采用昂貴的(de)散(san)熱(re)器和精(jing)細的(de)布局來把肖特(te)基(ji)(ji)(ji)二(er)(er)極管(guan)保持于(yu)低溫狀態。那(nei)么,有沒有低成(cheng)本的(de)解(jie)決(jue)方案?太(tai)陽能電(dian)(dian)池(chi)(chi)充電(dian)(dian)器設計最困擾(rao)設計師的(de)“至滿充電(dian)(dian)電(dian)(dian)池(chi)(chi)的(de)浮(fu)動電(dian)(dian)壓控(kong)制”和“在(zai)最佳發電(dian)(dian)點給電(dian)(dian)池(chi)(chi)板(ban)加載”問(wen)題又該如何(he)解(jie)決(jue)?在(zai)下(xia)文(wen)中(zhong),Linear電(dian)(dian)源專家將為你介紹該公(gong)司最新的(de)低成(cheng)本解(jie)決(jue)方案。
作為在商(shang)業和(he)住宅環境中均具實用性的(de)一種發電(dian)方(fang)(fang)法而言,太陽能電(dian)池(chi)(chi)板已經被人們所廣泛(fan)接(jie)受。然而,盡管在技術(shu)方(fang)(fang)面(mian)取得(de)了進步,太陽能電(dian)池(chi)(chi)板的(de)造價仍然很昂貴(gui)。這種高昂的(de)成本有很大(da)(da)部分來自于電(dian)池(chi)(chi)板本身,這里,電(dian)池(chi)(chi)板的(de)尺(chi)寸(cun) (因(yin)而也包(bao)括(kuo)其成本) 將(jiang)隨著所需(xu)輸出功(gong)率的(de)增(zeng)加(jia)而增(zeng)加(jia)。因(yin)此,為了造就(jiu)外形尺(chi)寸(cun)最小(xiao)、成本效益性最佳(jia)的(de)解決方(fang)(fang)案,最大(da)(da)限度地提升電(dian)池(chi)(chi)板性能是很重(zhong)要的(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(zui)佳設計(ji),則必需對太陽(yang)(yang)能(neng)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)板(ban)(ban)的(de)特性(xing)有(you)(you)所了解(jie)。首先,由(you)于具(ju)(ju)有(you)(you)很大(da)的(de)結合區,因此(ci)太陽(yang)(yang)能(neng)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)板(ban)(ban)會發(fa)生泄(xie)漏,在黑暗條件(jian)下(xia)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)將(jiang)通(tong)過電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)板(ban)(ban)放電(dian)(dian)(dian)。而且(qie),每塊太陽(yang)(yang)能(neng)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)板(ban)(ban)都擁有(you)(you)一個具(ju)(ju)最(zui)大(da)功率(lv)點的(de)特征IV曲線,所以,當負載特性(xing)與電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)板(ban)(ban)特性(xing)不相匹配時(shi),能(neng)量提取(qu)將(jiang)有(you)(you)所減少。理想的(de)情況是(shi):電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)板(ban)(ban)將(jiang)在最(zui)大(da)功率(lv)點上被持續加載,以充分地利用可(ke)用的(de)太陽(yang)(yang)能(neng),并由(you)此(ci)最(zui)大(da)限度地縮(suo)減電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)板(ban)(ban)成本。
一(yi)(yi)般(ban)情況下,可以(yi)(yi)采(cai)用一(yi)(yi)個與電(dian)池板(ban)相串聯的(de)(de)肖特(te)(te)基(ji)二(er)極管(guan)來(lai)解(jie)決電(dian)池板(ban)的(de)(de)泄(xie)漏問(wen)題(ti)。反向(xiang)泄(xie)漏被減(jian)小至一(yi)(yi)個很低(di)的(de)(de)數值;然而(er),肖特(te)(te)基(ji)二(er)極管(guan)的(de)(de)正(zheng)向(xiang)電(dian)壓降 (它在高電(dian)流(liu)條件下會消(xiao)耗大量(liang)的(de)(de)功(gong)(gong)率) 仍然會造(zao)成能量(liang)損(sun)失。因此(ci)(ci),需要采(cai)用昂(ang)貴的(de)(de)散(san)(san)熱器和(he)精(jing)細的(de)(de)布局(ju)來(lai)把(ba)肖特(te)(te)基(ji)二(er)極管(guan)保持于低(di)溫狀態。解(jie)決該功(gong)(gong)率耗散(san)(san)問(wen)題(ti)的(de)(de)一(yi)(yi)種更(geng)加有效方法是用一(yi)(yi)個基(ji)于MOSFET的(de)(de)理想二(er)極管(guan)來(lai)替(ti)代(dai)肖特(te)(te)基(ji)二(er)極管(guan)。這將把(ba)正(zheng)向(xiang)電(dian)壓降減(jian)小到低(di)至20mV,從而(er)顯著地減(jian)少功(gong)(gong)耗,同時降低(di)散(san)(san)熱布局(ju)的(de)(de)復(fu)雜性、外形尺寸和(he)成本。幸運(yun)的(de)(de)是,由于已經(jing)有一(yi)(yi)些IC供應商制造(zao)出了具有這種規格的(de)(de)理想二(er)極管(guan) (比如:由凌力爾特(te)(te)公司(si)提(ti)供的(de)(de)LTC4412),因此(ci)(ci)上述目標得以(yi)(yi)輕松實(shi)現。
不過,有兩個問(wen)題(ti)依然存(cun)在(zai),即:“至滿(man)充電(dian)(dian)電(dian)(dian)池(chi)的浮動電(dian)(dian)壓(ya)控制”和(he)“在(zai)最佳發電(dian)(dian)點給電(dian)(dian)池(chi)板(ban)加(jia)載”。這些問(wen)題(ti)常(chang)常(chang)可以通過采用一(yi)(yi)個開關模(mo)式充電(dian)(dian)器(qi)和(he)一(yi)(yi)個高效率降壓(ya)型穩(wen)壓(ya)器(qi)來加(jia)以解決。
凌力爾(er)特已經開發(fa)出了這樣一(yi)款電路,它(ta)由LTC1625 No RESNSE(無檢測電阻器(qi))同(tong)步降(jiang)壓(ya)型控制(zhi)器(qi)、LTC1541微功率運算(suan)放(fang)大器(qi)、比(bi)較器(qi)和基準、以及LTC4412理想二極(ji)管組成。
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最大電(dian)(dian)池(chi)板(ban)功率點上運作。這種效(xiao)率的提(ti)升縮減了(le)所(suo)需的電(dian)(dian)池(chi)板(ban)尺(chi)寸,因而降(jiang)低了(le)總體解決(jue)方案的成本(ben)。當(dang)電(dian)(dian)池(chi)板(ban)峰值電(dian)(dian)源(yuan)電(dian)(dian)壓和電(dian)(dian)池(chi)電(dian)(dian)壓之間存在失(shi)配時,這款電(dian)(dian)路的重要優(you)點表現得尤(you)為(wei)突出(chu)。