本项目提供了一种基于线性稳压技术的太阳能电池充电器电路设计,适用于小型电子设备的太阳能供电方案。
线性太阳能电池充电器利用太阳能电池板特性高效为电池充电。在特定的工作电压(VMP)下,太阳能电池板能输出最大功率,并且这个电压值独立于光照强度变化。LT3652是一款2A的电池充电器,它通过输入电压调节技术确保太阳能电池板始终处于峰值效率状态——即最大功率点控制(MPPC)。在低光照条件下,这种技术可以优化电池板的工作效率,但当光强极弱时,电源转换效率会下降,从而影响整个系统的效能。
为解决这一问题,文中提出采用脉宽调制(PWM)充电方法。具体来说,在电池充电电流低于额定最大电流的1/10时,LT3652的CHRG引脚变为高阻抗状态,并触发输入欠压闭锁(UVLO)电路。当太阳能板电压上升至UVLO设定值之上后,充电器会以全功率重新启动并被关闭,形成一系列脉冲电流来提高效率。
图1描述了采用低功耗PWM功能的线性太阳能电池到3节锂离子电池充电的设计方案。该设计中输入调节电压设为17V,与常见12伏系统中的太阳能板峰值工作电压相匹配,并确保接近100%的工作效率。通过M1、R6、R7和R8元件构成的PWM电路,在低于200mA电流时可以显著提升充电效率。当LT3652检测到电池充电电流降至200mA以下,其CHRG引脚变为高阻抗状态,并激活FET M1,启用UVLO功能以确保低功耗条件下的高效操作。
图4显示,在低于200mA的充电电流条件下增加PWM电路可以显著提高效率。在光照不足的情况下,太阳能电池板提供的功率不足以维持所需充电电流时,LT3652会通过减少输出电流来保持输入电压为17V,并确保最大能量传输给电池。
该线性太阳能电池充电器采用智能调节策略优化了不同光照条件下太阳能电池的工作状态和效率。特别是在低功耗环境下,PWM技术的应用提高了能源转换的效能,这对于户外或离网应用尤为重要,因为它能最大化利用有限的太阳光资源并保证有效充电。