太陽(yáng)能鋰電管理設(shè)計(jì)技巧

1、太陽(yáng)能鋰電管理設(shè)計(jì)技巧摘要：本文通過(guò)討論太陽(yáng)能電池的工作原理和電氣輸出特性，電池充電系統(tǒng)要求以及匹配太陽(yáng)能電池特性的系統(tǒng)解決方案，最終解決從太陽(yáng)能電池獲取最大的功率的問(wèn)題。標(biāo)簽：太陽(yáng)能鋰電池，太陽(yáng)能鋰電管理，電源管理，移動(dòng)電源方案正文：太陽(yáng)能電池是一對(duì)光有響應(yīng)并能將光能轉(zhuǎn)換成電力的器件。P型晶體硅經(jīng)過(guò)摻雜磷可得N型硅，形成PN結(jié)。當(dāng)光線照射太陽(yáng)能電池表面時(shí)，一部分光子被硅材料吸收光子的能量傳遞給了硅原子，使電子發(fā)生了越遷，成為自由電子在

2、PN結(jié)兩側(cè)集聚形成了電位差，當(dāng)外部接通電路時(shí)，在該電壓的作用下，將會(huì)有電流流過(guò)外部電路產(chǎn)生一定的輸出功率。這個(gè)過(guò)程的實(shí)質(zhì)是：光子能量轉(zhuǎn)換成電能的過(guò)程。太陽(yáng)能IV特性一般地說(shuō)，太陽(yáng)能電池由pn結(jié)構(gòu)成，其中的光能(光子)引起電子和空穴的重新組合，產(chǎn)生電流。因?yàn)閜n結(jié)的特性類似于二極管的特性，如圖1所示的電路通常被用于簡(jiǎn)化太陽(yáng)能電池的特性。圖1：簡(jiǎn)化的太陽(yáng)能電池的電路模型。電流源IPH產(chǎn)生的電流正比于落在太陽(yáng)能電池上的光量。在沒(méi)有負(fù)載連接的時(shí)

3、候，幾乎所有產(chǎn)生的電流都流過(guò)二極管D，其正向電壓決定太陽(yáng)能電池的開路電壓(VOC)。該電壓的變化嚴(yán)格地取決于每一種類型的太陽(yáng)能電池。但是，對(duì)于大多數(shù)硅電池，其0.5V到0.8V之間的電壓范圍恰好就是pn結(jié)二極管的正向電壓。并聯(lián)電阻(RP)代表實(shí)際太陽(yáng)能電池中出現(xiàn)的微小泄漏電流，Rs代表連接損耗。隨著負(fù)載電流增加，由太陽(yáng)能電池所產(chǎn)生的大部分電流被分流到二極管并進(jìn)入負(fù)載。對(duì)于大多負(fù)載電流的數(shù)值，這只對(duì)輸出電壓有很小的影響。圖3：太陽(yáng)能電池輸

4、出特性。優(yōu)化充電器設(shè)計(jì)以從太陽(yáng)能板獲得最大的功率。跟蹤太陽(yáng)能板系統(tǒng)的MPP的途徑有多種，這些常常相當(dāng)復(fù)雜，特別是在諸如衛(wèi)星通信這樣的重要任務(wù)系統(tǒng)中。然而，在許多對(duì)成本敏感的應(yīng)用中，極其精確的MPP跟蹤方案卻是不必要的。所有的要求就是以簡(jiǎn)單、低成本的解決方案儲(chǔ)存大約90%的可用能量。充電控制系統(tǒng)如何使太陽(yáng)能電池以接近MPP的方式工作呢動(dòng)態(tài)功率路徑管理(DPPM)技術(shù)可以滿足跟蹤MPP所面臨的這種挑戰(zhàn)。太陽(yáng)能板被用做為單顆鋰離子電池充電的電

5、源。太陽(yáng)能板由若干串在一起的電池組成，每一串具有11個(gè)串聯(lián)的硅電池，其行為就像電流受到限制的電壓源，其中，電流限度由太陽(yáng)能板的大小以及照射在上面的光通量來(lái)確定。DPPM監(jiān)測(cè)因電流受限電源引起的系統(tǒng)總線電壓(VOUT)降。連接到系統(tǒng)總線上的電容(CO)開始放電，一旦系統(tǒng)所需要的電流和電池充電器的電流大于太陽(yáng)能板所提供的電流，就會(huì)造成系統(tǒng)的總線電壓開始下降。當(dāng)系統(tǒng)總線電壓跌落到預(yù)設(shè)的DPPM閥值的時(shí)候，電池充電控制系統(tǒng)就把系統(tǒng)總線電壓調(diào)節(jié)到

6、DPMM閥值。ZS6078是一款可使用太陽(yáng)能板供電的PWM降壓模式單節(jié)磷酸鐵鋰電池充電管理集成電路，獨(dú)立對(duì)單節(jié)磷酸鐵鋰電池充電進(jìn)行管理，具有封裝外形小，外圍元器件少和使用簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。ZS6078具有涓流，恒流和恒壓充電模式，非常適合磷酸鐵鋰電池充電管理。在恒壓充電模式，ZS6078將電池電壓調(diào)制在3.625V；在恒流充電模式，充電電流通過(guò)一個(gè)外部電阻設(shè)置。當(dāng)輸入電源的電流輸出能力降低時(shí)，內(nèi)部電路能夠自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)能板的最大功率點(diǎn)，用戶不需