無需MCU的低成本太陽能電池充電器設計

　太陽能電池板的泄漏問題傳統上可以采用一個與太陽能電池板相串聯的肖特基二極管來解決，但肖特基二極管的正向電壓降使得它在高電流條件下會消耗大量的功率。因此，需要采用昂貴的散熱器和精細的布局來把肖特基二極管保持于低溫狀態。那么，有沒有低成本的解決方案?太陽能電池充電器設計最困擾設計師的“至滿充電電池的浮動電壓控制”和“在最佳發電點給電池板加載”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。

　　作為在商業和住宅環境中均具實用性的一種發電方法而言，太陽能電池板已經被人們所廣泛接受。然而，盡管在技術方面取得了進步，太陽能電池板的造價仍然很昂貴。這種高昂的成本有很大部分來自于電池板本身，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最佳設計，則必需對太陽能電池板的特性有所了解。首先，由于具有很大的結合區，因此太陽能電池板會發生泄漏，在黑暗條件下電池將通過電池板放電。而且，每塊太陽能電池板都擁有一個具最大功率點的特征IV曲線，所以，當負載特性與電池板特性不相匹配時，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上被持續加載，以充分地利用可用的太陽能，并由此最大限度地縮減電池板成本。

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

　　不過，有兩個問題依然存在，即：“至滿充電電池的浮動電壓控制”和“在最佳發電點給電池板加載”。這些問題常常可以通過采用一個開關模式充電器和一個高效率降壓型穩壓器來加以解決。

　　凌力爾特已經開發出了這樣一款電路，它由LTC1625 No RESNSE(無檢測電阻器)同步降壓型控制器、LTC1541微功率運算放大器、比較器和基準、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池板功率點上運作。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。當電池板峰值電源電壓和電池電壓之間存在失配時，這款電路的重要優點表現得尤為突出。