無需MCU的低成本太陽能電池充電器
太(tai)陽(yang)能(neng)(neng)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)板(ban)的(de)(de)泄(xie)漏問題傳統上可以(yi)采(cai)用(yong)一個(ge)與太(tai)陽(yang)能(neng)(neng)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)板(ban)相串聯的(de)(de)肖特(te)(te)基二極(ji)管(guan)來解(jie)(jie)決(jue),但肖特(te)(te)基二極(ji)管(guan)的(de)(de)正向(xiang)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)降(jiang)使得它在高電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)條件下(xia)會消耗大量的(de)(de)功(gong)率。因此,需要(yao)采(cai)用(yong)昂貴的(de)(de)散熱器和(he)(he)精細(xi)的(de)(de)布局來把肖特(te)(te)基二極(ji)管(guan)保持(chi)于低(di)溫狀(zhuang)態(tai)。那(nei)么(me),有(you)沒有(you)低(di)成本的(de)(de)解(jie)(jie)決(jue)方案?太(tai)陽(yang)能(neng)(neng)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)充電(dian)(dian)(dian)(dian)器設(she)計(ji)最困擾設(she)計(ji)師的(de)(de)“至滿充電(dian)(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)的(de)(de)浮(fu)動電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)控制”和(he)(he)“在最佳發電(dian)(dian)(dian)(dian)點給電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)板(ban)加(jia)載”問題又(you)該如何解(jie)(jie)決(jue)?在下(xia)文中,Linear電(dian)(dian)(dian)(dian)源專家將為你介(jie)紹該公(gong)司(si)最新的(de)(de)低(di)成本解(jie)(jie)決(jue)方案。
作為在商(shang)業和住(zhu)宅環(huan)境中均具實用性(xing)的(de)(de)一(yi)種發電(dian)(dian)方法而言,太陽能(neng)電(dian)(dian)池(chi)板已(yi)經被人們所廣泛接受。然(ran)而,盡管在技術方面取得了(le)進步(bu),太陽能(neng)電(dian)(dian)池(chi)板的(de)(de)造價仍然(ran)很昂(ang)(ang)貴。這種高(gao)昂(ang)(ang)的(de)(de)成本有很大部(bu)分來自(zi)于電(dian)(dian)池(chi)板本身,這里,電(dian)(dian)池(chi)板的(de)(de)尺寸(cun) (因而也包括其成本) 將隨著所需輸出功率的(de)(de)增(zeng)加而增(zeng)加。因此,為了(le)造就(jiu)外形尺寸(cun)最小(xiao)、成本效益性(xing)最佳的(de)(de)解決方案,最大限度地(di)提升電(dian)(dian)池(chi)板性(xing)能(neng)是很重要的(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(zui)(zui)佳設計,則必需對太陽(yang)能(neng)(neng)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)板(ban)(ban)的(de)特(te)(te)性(xing)有(you)所了解(jie)。首先,由(you)于具(ju)有(you)很大(da)的(de)結合(he)區(qu),因此(ci)太陽(yang)能(neng)(neng)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)板(ban)(ban)會發生(sheng)泄漏,在(zai)黑暗條(tiao)件下電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)將(jiang)通(tong)過電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)板(ban)(ban)放電(dian)(dian)(dian)(dian)。而(er)且(qie),每(mei)塊太陽(yang)能(neng)(neng)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)板(ban)(ban)都擁有(you)一個(ge)具(ju)最(zui)(zui)大(da)功率點的(de)特(te)(te)征(zheng)IV曲線,所以,當負(fu)載特(te)(te)性(xing)與(yu)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)板(ban)(ban)特(te)(te)性(xing)不相匹配時,能(neng)(neng)量提取將(jiang)有(you)所減少。理想的(de)情況是:電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)板(ban)(ban)將(jiang)在(zai)最(zui)(zui)大(da)功率點上(shang)被持(chi)續加載,以充分地(di)利(li)用可用的(de)太陽(yang)能(neng)(neng),并由(you)此(ci)最(zui)(zui)大(da)限度地(di)縮減電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)板(ban)(ban)成本。
一(yi)(yi)(yi)般情況下,可以采用一(yi)(yi)(yi)個(ge)與電(dian)池板相串聯的(de)(de)肖(xiao)特(te)基(ji)二極(ji)管(guan)來(lai)(lai)解決(jue)電(dian)池板的(de)(de)泄漏問題。反(fan)向(xiang)(xiang)泄漏被減(jian)小(xiao)至一(yi)(yi)(yi)個(ge)很低(di)(di)的(de)(de)數(shu)值;然而,肖(xiao)特(te)基(ji)二極(ji)管(guan)的(de)(de)正(zheng)向(xiang)(xiang)電(dian)壓(ya)降(jiang) (它在高電(dian)流條件下會消耗(hao)(hao)大量(liang)的(de)(de)功(gong)率) 仍然會造成能量(liang)損(sun)失(shi)。因此,需要(yao)采用昂貴的(de)(de)散(san)(san)熱(re)(re)器(qi)和精細的(de)(de)布(bu)局來(lai)(lai)把(ba)肖(xiao)特(te)基(ji)二極(ji)管(guan)保(bao)持于(yu)低(di)(di)溫狀態。解決(jue)該功(gong)率耗(hao)(hao)散(san)(san)問題的(de)(de)一(yi)(yi)(yi)種更(geng)加有(you)效方法是(shi)用一(yi)(yi)(yi)個(ge)基(ji)于(yu)MOSFET的(de)(de)理(li)(li)想(xiang)二極(ji)管(guan)來(lai)(lai)替代肖(xiao)特(te)基(ji)二極(ji)管(guan)。這將(jiang)把(ba)正(zheng)向(xiang)(xiang)電(dian)壓(ya)降(jiang)減(jian)小(xiao)到低(di)(di)至20mV,從而顯著(zhu)地減(jian)少功(gong)耗(hao)(hao),同時降(jiang)低(di)(di)散(san)(san)熱(re)(re)布(bu)局的(de)(de)復(fu)雜性、外形(xing)尺寸和成本。幸運的(de)(de)是(shi),由于(yu)已經(jing)有(you)一(yi)(yi)(yi)些IC供應商制(zhi)造出(chu)了具有(you)這種規格的(de)(de)理(li)(li)想(xiang)二極(ji)管(guan) (比如:由凌力爾特(te)公司提(ti)供的(de)(de)LTC4412),因此上述目標(biao)得以輕松實現。
不過(guo),有兩(liang)個問題(ti)依(yi)然存在,即(ji):“至滿充電(dian)電(dian)池的浮動電(dian)壓(ya)控制”和(he)“在最(zui)佳(jia)發電(dian)點給電(dian)池板(ban)加(jia)載”。這些(xie)問題(ti)常常可以(yi)通過(guo)采用一個開關模式充電(dian)器(qi)(qi)和(he)一個高效率降壓(ya)型穩壓(ya)器(qi)(qi)來加(jia)以(yi)解決。
凌力爾特已經開發出了這樣(yang)一(yi)款電路,它由LTC1625 No RESNSE(無(wu)檢測電阻器)同步降壓型(xing)控制器、LTC1541微(wei)功率運算放(fang)大器、比較器和基準、以(yi)及(ji)LTC4412理想二(er)極管組成(cheng)。
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)最大電(dian)(dian)池(chi)(chi)板(ban)功率點上運作。這種效率的(de)(de)提升縮減了所需(xu)的(de)(de)電(dian)(dian)池(chi)(chi)板(ban)尺寸,因而降低了總體解(jie)決方案(an)的(de)(de)成本(ben)。當電(dian)(dian)池(chi)(chi)板(ban)峰(feng)值電(dian)(dian)源電(dian)(dian)壓(ya)和電(dian)(dian)池(chi)(chi)電(dian)(dian)壓(ya)之間存在(zai)失配(pei)時,這款(kuan)電(dian)(dian)路的(de)(de)重(zhong)要優點表現得尤為(wei)突出。