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無(wú)需昂貴散熱器的太陽(yáng)能電池充電器設(shè)計(jì)解決方案


  來(lái)源: 華強(qiáng)電子網(wǎng) 時(shí)間:2018-09-04 編輯:思揚(yáng)
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太陽(yáng)能電池板的泄漏問題傳統(tǒng)上可以采用一個(gè)與太陽(yáng)能電池板相串聯(lián)的肖特基二極管來(lái)解決,但肖特基二極管的正向電壓降使得它在高電流條件下會(huì)消耗大量的功率。因此,需要采用昂貴的散熱器和精細(xì)的布局來(lái)把肖特基二極管保持于低溫狀態(tài)。那么,有沒有低成本的解決方案?太陽(yáng)能電池充電器設(shè)計(jì)最困擾設(shè)計(jì)師的“至滿充電電池的浮動(dòng)電壓控制”和“在最佳發(fā)電點(diǎn)給電池板加載”問題又該如何解決?在下文中,Linear電源專家將為你介紹該公司最新的低成本解決方案。

作為在商業(yè)和住宅環(huán)境中均具實(shí)用性的一種發(fā)電方法而言,太陽(yáng)能電池板已經(jīng)被人們所廣泛接受。然而,盡管在技術(shù)方面取得了進(jìn)步,太陽(yáng)能電池板的造價(jià)仍然很昂貴。這種高昂的成本有很大部分來(lái)自于電池板本身,這里,電池板的尺寸 (因而也包括其成本) 將隨著所需輸出功率的增加而增加。因此,為了造就外形尺寸最小、成本效益性最佳的解決方案,最大限度地提升電池板性能是很重要的。

一般而言,太陽(yáng)能電池板所獲取的能量用于給電池充電,電池的儲(chǔ)能反過(guò)來(lái)將在沒有陽(yáng)光照射的情況下為終端應(yīng)用電路的操作提供支持。如欲實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能電池充電器的最佳設(shè)計(jì),則必需對(duì)太陽(yáng)能電池板的特性有所了解。首先,由于具有很大的結(jié)合區(qū),因此太陽(yáng)能電池板會(huì)發(fā)生泄漏,在黑暗條件下電池將通過(guò)電池板放電。而且,每塊太陽(yáng)能電池板都擁有一個(gè)具最大功率點(diǎn)的特征IV曲線,所以,當(dāng)負(fù)載特性與電池板特性不相匹配時(shí),能量提取將有所減少。理想的情況是:電池板將在最大功率點(diǎn)上被持續(xù)加載,以充分地利用可用的太陽(yáng)能,并由此最大限度地縮減電池板成本。

一般情況下,可以采用一個(gè)與電池板相串聯(lián)的肖特基二極管來(lái)解決電池板的泄漏問題。反向泄漏被減小至一個(gè)很低的數(shù)值;然而,肖特基二極管的正向電壓降 (它在高電流條件下會(huì)消耗大量的功率) 仍然會(huì)造成能量損失。因此,需要采用昂貴的散熱器和精細(xì)的布局來(lái)把肖特基二極管保持于低溫狀態(tài)。解決該功率耗散問題的一種更加有效方法是用一個(gè)基于MOSFET的理想二極管來(lái)替代肖特基二極管。這將把正向電壓降減小到低至20mV,從而顯著地減少功耗,同時(shí)降低散熱布局的復(fù)雜性、外形尺寸和成本。幸運(yùn)的是,由于已經(jīng)有一些IC供應(yīng)商制造出了具有這種規(guī)格的理想二極管 (比如:由凌力爾特公司提供的LTC4412),因此上述目標(biāo)得以輕松實(shí)現(xiàn)。

不過(guò),有兩個(gè)問題依然存在,即:“至滿充電電池的浮動(dòng)電壓控制”和“在最佳發(fā)電點(diǎn)給電池板加載”。這些問題常??梢酝ㄟ^(guò)采用一個(gè)開關(guān)模式充電器和一個(gè)高效率降壓型穩(wěn)壓器來(lái)加以解決。

凌力爾特已經(jīng)開發(fā)出了這樣一款電路,它由LTC1625 No RESNSE(無(wú)檢測(cè)電阻器)同步降壓型控制器、LTC1541微功率運(yùn)算放大器、比較器和基準(zhǔn)、以及LTC4412理想二極管組成。下面給出了該電路以供參考:



圖1:峰值功率跟蹤降壓充電器最大限度地提高了效率


圖1中的電路被置于太陽(yáng)能電池板和電池之間,用于調(diào)節(jié)電池浮動(dòng)電壓。基于LTC1541的附加控制環(huán)路強(qiáng)制充電器在最大電池板功率點(diǎn)上運(yùn)作。這種效率的提升縮減了所需的電池板尺寸,因而降低了總體解決方案的成本。當(dāng)電池板峰值電源電壓和電池電壓之間存在失配時(shí),這款電路的重要優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)得尤為突出。

關(guān)鍵詞:太陽(yáng)能 電池 二極管    瀏覽量:4272

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