無需昂貴散熱器的太陽能電池充電器設(shè)計(jì)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(chǔ)能反過來將在沒有陽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)太陽能電池充電器的最佳設(shè)計(jì)，則必需對(duì)太陽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)，因此太陽能電池板會(huì)發(fā)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(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，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”。這些問題常常可以通過采用一個(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能電池板和電池之間，用于調(diào)節(jié)電池浮動(dòng)電壓?；贚TC1541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。