成本优化的太阳能供电公共服务基础设施进行能量存储、照明和通信时需要考虑的因素

组。与业内其他公司所建议并由超过 10 个组件组成的分立式解决方案相比，集成的 MPPT 电路极大地降低了设计复杂性。正如前面提到的那样，该电路驱动 LTM8062，自动将电池充电电流减小或增大到 2A，以从太阳能电池提供最大输出功率。在最基本的应用中，LTM8062 都仅需要 3 个外部组件就可正常工作，相比之下，传统的分立式解决方案则需要 15 至 30 个组件。

到了用户可调的时间限度以后，或充电电流下降至最低门限 (200mA) 以后，充电过程终止，电池电压随温度变化的准确度为 1.5%。两个集电极开路状态指示信号 CHRG 和 FAULT 适用于 LED，以提供视觉提示。当该器件给电池充电时，发出 CHRG 指示信号。如果电池在固定时间限度内没有以启动充电来回应，或者当使用可选 NTC 热敏电阻输入引脚时发生了过热情况，那么就发出 FAULT 指示信号。

如果电池电压降至低于设定浮置电压的 2.5%，或已插入新电池，那 LTM8062 会自动给电池再充电。当太阳能电池板的电压在夜间急剧下降时，内部隔离二极管用来防止从电池回到电源的反向电流。就更大的充电电流而言，多个 LTM8062 的输出可以并联到一起。采用这种联接方法时，这些 LTM8062 模块可以共享单对反馈电阻器，如图 3 所示。3 个 LTM8062 模块并联，在恒定电流充电状态下，可实现 6A ±7.5% 的最大充电电流。充电终止电压设定在 8.4V。

Solec International 公司的 S-70C 是一款单晶太阳能电池板，额定峰值输出功率为 70W。根据各种照明条件下的测试结果确定，最大功率电压为 13V，尽管标签上标明 VMPP 数值为 17V。不过，该产品仍然显示了太阳能电池板的典型性能特性。在进行所有测量时，该太阳能电池板都与地平行放置，以模仿平坦的屋顶。

因为在真实应用中，电池的最初充电状态随系统使用情况、电池尺寸、之前几天的天气情况以及其他因素的不同而有很大变化，所以用一个电子负载来模拟在恒定电流和恒定电压充电区之间过渡时，从太阳能电池板抽取的最大功率的近似值。通过要求两个电路处于这一工作点，我们可以肯定，该电路能否支持充电周期中的其他所有事件。在对应于两节锂离子电池组的 8.4V 充电终止电压情况下，要求该电子负载用 3 个并联 LTM8062 充电器模块拉高到 6A，同时保持约为 8V 的电压。

最大峰值功率跟踪的有效性
夏天的某一天，在凌力尔特位于美国加利福尼亚洲米尔皮塔斯总部的室外园区，当 MPPT 电路启用和停用时，我们进行了一整天的测量。对旧金山夏天的气候很熟悉的人都知道，早上灰蒙蒙的天气，经常到午后就变得晴空万里了。这也是我们在 7 月的一天进行实验时的情况。 测量在正常工作时间进行，但实际应用将有可能在数据采集的前后提供几个小时的额外光照。图 4 示出了输送至电子负载 (模仿我们的 8.4V 锂离子电池) 的有效负载电流和功率。这一整天都处于接近最大吸取功率以及晴朗的天气条件下 (特别注明的地方除外)。

图 4：启用和停用 MPPT 时的充电电流和功率

当 MPPT 电路工作时，输送至模拟电池的电流及功率明显高于该电路不工作时的水平。除了中午那段时间达到 LTM8062 内部最大充电电流限制的情况以外 (MPPT 启用)，如图所示提供给负载的电流增大了 20% 至 40%。如果将电池充电器和负载与电路分开一会儿，那么 MPPT 电路启用时，从太阳能电池板抽取的功率比该电路停用时多 18% 至 42%。总之，更显着的改进往往发生在早上和晚上光照较弱的时候。在这 9 个小时中提供给负载的额外能量在最大峰值功率电路停用时约为 240W•hr，而MPPT 电路启用时约为 300W•hr (参见图 5)，提高了 25%。据此，一个 100W 的太阳能电池板系统在负载端的 MPPT 启用时，与一个 125W 太阳能电池板系统在 MPPT 停用时所产生的功率相同。以太阳能电池板的市场价格为每瓦 1 至 2.54 欧元计算，可能节省的费用等于 25 欧元至 63.5 欧元。

图 5：提供给电池的累计能量

可靠的高能效照明
由于最大输出功率现在可以高效率地存储在电池中，所以今天最可靠和最高效率地提供夜间照明的方式是采用 LED。旧金山市新引入了采用 LED 的公交站消耗 74.4 瓦功率，相比之下，之前的荧光灯照明公交站消耗 336 瓦功率。拥有成本也降低了，因为 LED 可持续使用的时间是荧光灯的 10 倍。此外，LED 要求用 DC 电源工作，非常适合于用太阳能电池板及电池提供的 DC 电源。荧光灯要求用范围一般在 200V 至 1500kV 的 AC 电压工作，当用 DC 电源工作时，需要昂贵和复杂的驱动器。另外，荧光灯泡所需的较高电压 AC 电源还会变成潜在无线通信的一个干扰源，下一节将对此加以阐述。LTM8042 恒定电流 LED 驱动器在效率、可靠性和便利性方面与 LTM8062 非常相似，为满足照明需求提供了一个有价值的解决方案。