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太阳能电池和开关常规充电电池在最佳速率的功率传输

来源:analog 发布时间:2023-09-18

摘要: 开关转换器调节其输入电压,使太阳能电池以最佳速率充电。DC-DC降压调节器和太阳能电池通过调节太阳能电池电压来最大限度地减少电池充电时间,以实现最大的功率传输。

这个设计思想展示了开关转换器如何调节其输入电压,并使太阳能电池以最佳速率充电。DC-DC降压调节器MAX639和太阳能电池通过调节和保持太阳能电池电压在最大功率传输所需的水平来最大限度地减少电池充电时间。

如果太阳能电池的电压比充满电的NiCd输出电压高出一个二极管降,则太阳能电池的充电效率可以达到80%以上。在这种情况下,一个简单的反向阻塞二极管提供了两个电池之间的充电路径。虽然不灵活,但这种专用系统简单有效。

但是,如果充电电压的调整不可能或不方便,这种简单的方法是不切实际的。严重不匹配的电压(>>一个二极管下降)导致低水平的功率传输和随之而来的NiCd电池的缓慢充电。(来自太阳能电池的电流与电池电压相对恒定,产生的输出功率线性上升,并在电池开路电压附近达到峰值(图1)。)你可以通过并联增加更多的太阳能电池来加快充电速度,但这种替代方法很昂贵。


图1所示 太阳能电池的I-V曲线(上)显示,输出功率峰值出现在电池开路电压附近。(该电池由12个非晶硅电池组成,面积为11.5平方英寸。)

另一方面,添加降压开关稳压器,使给定的太阳能电池组能够以最佳速率和接近稳压器本身的效率为各种终端电压的电池充电(图2)。IC必须以非正统的方式工作,调节充电电流的流动,使太阳能电池的电压保持在峰值功率传输所需的水平附近。


图2 该电路通过调节太阳能电池电压,使NiCd充电时间最小化,使其保持在最大功率传输所需的水平。

因此,该装置调节其输入电压,而不是习惯上的输出电压。分压器R2/R3通过保持V(FB)低来禁用内部调节回路,分压器R1/(R2 + R3)使LBI(低电池输入)能够感知太阳能电池电压的降低。这样的降低,代表着远离太阳能电池的峰值功率输出,导致LBO将低激活SHDN拉低并使芯片失效。然后LBI检测到一个上升的输入电压,LBO变高,由此产生的“砰砰”控制保持最大功率传输到NiCd电池(图3)。IC中的电流限制产生200mA的上限为I(OUT)。


图3 将图1的太阳能电池与图2的充电电路相结合,提取太阳能电池在大部分输出电压范围内的峰值输出功率。

当“接通”时,稳压器通过小于1欧姆的内部开关电阻将电流从引脚6传递到引脚5。结合稳压器的低静态电流(典型10µA)和高效率(典型85%),这种性能使得图2电路提供的功率是单二极管电路的四倍。



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