单片式电池充电器简化太阳能供电设计

图 3：太阳能电池板输入电压调节以高于 98% 的接近度跟踪最大功率点

Input Voltage Regulation：输入电压调节
Charger Output Current：充电器输出电流
100% to 98% Peak Power：100% 至 98% 的峰值功率

温度怎么样？

到这一点，分析和典型曲线都集中于以 25°C 运行的情况。像 P-N 节一样，PV 电池也有温度系数。这种温度系数影响太阳能电池板的开路电压以及其最大功率电压。典型的最大功率电压温度系数范围为 -0.4 至 -0.5 %/°C。对于 BP 340J 这类电池板来说，在 0 至 75°C的工作温度范围内，这对应于 5V 或 6V 电压。LT3652 输入电压调节环路的设计使温度补偿很简单。图 4 显示一个用便宜的 3 端器件精确匹配任何太阳能电池板温度系数的原理图。LM134/234/334 (一个电流源和温度传感器) 测量太阳能电池板的温度，并相应地调节 LT3652 的输入调节电压。设计方程式如图 4 所示，仅需要两个输入：电池板在 25°C 时的最大功率电压和这个电压的温度系数 (注：-0.45%/°C 的温度系数应该输入为 -0.0045/°C)。

图 4：用于 LT3652 简单的最大功率电压温度补偿

SOLAR PANEL：太阳能电池板

LT3652 的输入电压调节环路可以用其它方法进行温度补偿，包括使用一个晶体管或二极管温度传感器或一个负温度系数 (NTC) 的热敏电阻。

灵活性、功能和性能

LT3652 是一个高性能单片降压型电池充电器，在 4.95V 至 32V 的输入电压范围内工作 (具 40V 绝对最大额定值)。最大充电电流可以设定为高达 2A，准确度为 5%，而且其电阻可编程浮置电压满足锂离子/聚合物、LiFePO4、铅酸蓄电池和镍化学组成电池的要求。LT3652 可以配置为在充电电流降至低于设定的最大电流的 1/10 时终止，或用一个集成的终止定时器终止。NTC 输入还提供执行温度合格充电的能力。图 2 显示一个 2A 两节 LiFePO4 电池组充电器。当太阳能电池板输出电压降至低于电池电压时，一个附加的肖特基二极管为系统负载提供电源通路 (PowerPath)。

图 5 显示一个太阳能供电的 1A 铅酸蓄电池充电器。这个应用运用 1A 恒定电流将电池快速充电至高达 14.4V。当充电电流降至 0.1A 时，充电器切换到 13.5V 浮置充电模式，直到太阳落山为止 (终止定时器设定为 20 小时)。如果电池电压降至低于 13.2V，那么快速充电重新启动，而且如果电池电压低于 10V，就采用涓流充电 (150mA)。如果温度超出 0°C 至 45°C 的充电范围，NTC 热敏电阻就暂停充电。

图 5：1A 太阳能供电的 3 级 12V 铅酸蓄电池快速/浮置充电器

SOLAR PANEL INPUT：太阳能电池板输入
OC VOLTAGE：开路电压
PEAK POWER VOLTAGE：峰值功率电压
SYSTEM LOAD：系统负载
LEAD ACID BATTERY：铅酸蓄电池

结论

太阳能为便携式设备设计师提供很多好处。它常常是偏远地区惟一可获得的电源，而且它几乎是无限的。随着人们日益增加对可再生能源的兴趣，不断加速的太阳能研究和开发将继续使太阳能获取和保存成本下降。考虑到太阳能固有的间歇性，大多数太阳能供电设备都需要电池。不过，太阳能电池充电器必须应对变化范围很宽的太阳能电池板输出电压，而且它们必须高效率地从电池板抽取尽可能多的功率。LT3652 功率跟踪太阳能电池充电器为解决这两个问题提供了一种明显紧凑型高性能和简练的解决方案。