引言

如今，低功率電子技術的發(fā)展允許將電池供電的傳感器和其他設備安置在遠離電網(wǎng)的地方。在理想的情況下，為了真正擺脫電網(wǎng)的束縛，就應免除更換電池的需要，而代之以由局部環(huán)境提供的可再生能源（如太陽能）對電池進行再充電。本設計要點說明了怎樣構建一款依靠小型雙電池太陽能板工作的緊湊型電池充電器。該設計的獨特之處在于DC/DC轉換器運用功率點控制以從太陽能板吸取最大的功率。

最大功率點控制的重要性

雖然太陽能電池或太陽能電池板是按照功率輸出來分類，但電池板的可用功率卻很少是恒定的。其輸出功率在很大程度上取決于光照、溫度以及從電池板吸收的負載電流。為說明這一點，圖1示出了一塊雙電池太陽能板在恒定光照條件下的V-I特性曲線。I-V曲線在短路（最左側）至大約550mA負載電流的范圍內(nèi)具有相對恒定的電流特性，隨之在較低的電流條件下它遵從于恒定電壓特性，并在開路時（最右側）趨近于最大電壓。電池板的功率輸出曲線顯示：功率輸出在大約750mV/530mA的地方（I-V曲線的拐點處）出現(xiàn)一個明顯的峰值。如果負載電流增至超過功率峰值，則功率曲線迅速下降至零（最左側）。同樣，輕負載也會使功率趨向于零（最右側），不過這往往不太會是一個問題。

當然，電池板的光照條件會影響可用功率——光照少則功率輸出較低；光照多則功率輸出較高。盡管光照直接影響著峰值功率輸出的大小，但它對于峰值在電壓標度上的位置卻沒有那么大的影響。就是說，不管光照如何，出現(xiàn)峰值功率的電池板輸出電壓保持相對恒定。因此，通過適度調節(jié)輸出電流以使太陽能板的電壓處于或高于該峰值功率電壓（這里為750mV）是明智的。這種做法被稱為最大功率點控制（MPPC）。

圖2示出了在采用和未采用最大功率點控制的情況下，陽光的變化對于充電電流的影響。模擬陽光的強度從100%降至約20%，而后回升至100%。請注意，當陽光強度下降至20%左右時，太陽能板的輸出電壓和電流也下降，但是LTC？3105的最大功率點控制則可以防止太陽能板的輸出電壓降至750mV的設定值以下。它通過減小LTC3105的輸出充電電流以防止太陽能板電壓驟降至接近0V來實現(xiàn)上述功能，如圖2中右側的曲線圖所示。而在未采用功率點控制時，陽光強度的小幅下降也會完全阻斷充電電流的流動。

具輸入功率控制功能的LTC3105升壓型轉換器

LTC3105是一款同步升壓型DC/DC轉換器，主要設計用于將取自環(huán)境能量源（例如：低電壓太陽能電池和熱電發(fā)生器）的功率轉換為電池充電功率。LTC3105采用MPPC從能量源輸送最大的可用功率。它通過減小LTC3105的輸出電流以防止太陽能板的電壓驟降至接近0V來實現(xiàn)這一功能。LTC3105能夠在低至250mV的輸入電壓條件下啟動，因而使其能夠由單個太陽能電池或者多達9節(jié)或10節(jié)串聯(lián)連接的電池來供電。

輸出斷接功能免除了其他太陽能供電型DC/DC轉換器常常需要的隔離二極管，并允許輸出電壓高于或低于輸入電壓。在啟動期間400mA的開關電流限值被減小，以便依靠阻抗相對較高的電源來工作，但一旦轉換器處于正常運作狀態(tài)仍可提供適合眾多低功率太陽能應用的足夠功率。另外，LTC3105還具有一個6mA的可調輸出低壓差線性穩(wěn)壓器、漏極開路電源良好輸出、停機輸入和突發(fā)模式（BurstMode？）操作能力，以改善低功率應用的效率。