無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)太陽(yáng)能供電系統設計
加入技術(shù)交流群
2．2 太陽(yáng)能板的選取
選取太陽(yáng)能電池板時(shí)主要考慮太陽(yáng)能板的最大輸出電壓和輸出電流。一般給鋰電池充電的電壓要大于4．2 V，太陽(yáng)能板的輸出電流決定了充電時(shí)間。常用的太陽(yáng)能板主要有單晶和多晶電池板兩種，單晶板和多晶板的區別在于最高效率的單晶電池片比最高效率的多晶電池片效率高約1％。由于單晶的有刀角而并非完整的正方角，在使用中遠遠低于多晶，而且市場(chǎng)數量明顯少于多晶。同功率的單晶電池板價(jià)格要比同功率的多晶板高些。
本文采用的是輸出電壓為5．5 V，輸出電流為140～150 mA的單晶太陽(yáng)能電池板，尺寸為95 mm×95 mm；主要是考慮到野外安裝時(shí)，如果太陽(yáng)能電池板的體積太大不容易安裝。
2．3 充電管理電路設計
充電管理電路連接著(zhù)太陽(yáng)能電池板和鋰電池，主要功能是將收集到的能量有效地存儲在鋰電池中，同時(shí)提供對鋰電池充電過(guò)程中的過(guò)壓、過(guò)流保護，防止因過(guò)充對鋰電池造成的損害。上海如韻電子有限公司的CN3063芯片可以用于太陽(yáng)能電池供電的單節鋰電池充電管理芯片。該芯片內部的8位模擬一數字轉換電路，能夠根據輸入電壓源的電流輸出能力自動(dòng)調整充電電流，用戶(hù)不需要考慮最壞情況，可最大限度地利用輸入電壓源的電流輸出能力，非常適用于太陽(yáng)能電池等電流輸出能力有限的靠電壓源供電的鋰電池充電的應用。
充電控制電路如圖2所示。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/160604.htm
當太陽(yáng)能電池板輸入電壓大于低電壓檢測閾值和鋰電池端電壓時(shí)，CN3063開(kāi)始對鋰電池進(jìn)行充電，
引腳輸出低電平時(shí)紅色LED亮，表示充電正在進(jìn)行；當充滿(mǎn)電后，
引腳輸出低電平時(shí)綠色LED亮，表示充電完畢。
最大充電電流由ISET引腳的外接電阻決定，考慮到系統擴展需要，在本設計中，外接電阻R1取值為3．6 kΩ，則充電電流為：
這里需要注意一點(diǎn)，雖然最大充電電流設為500 mA，但是當使用單片太陽(yáng)能板時(shí)，最大輸出電流為150 mA，此時(shí)CN3063芯片會(huì )自動(dòng)調整最大允許充電電流為150 mA，這就是“輸入限流模式”。在此模式下用戶(hù)只需要關(guān)注系統最大充電電流即可，所以該芯片非常適合利用太陽(yáng)能電池等電流輸出能力有限的電壓源對鋰電池進(jìn)行充電的應用。這里設計的最大充電電流為500 mA，主要是考慮到系統升級需要，比如某些場(chǎng)合下可以使用兩塊太陽(yáng)能板并聯(lián)，則最大充電電流可以達到300 mA，此時(shí)系統硬件不需要改動(dòng)。
鋰電池充電過(guò)程示意圖如圖3所示。
鋰電池充電過(guò)程分析。當FB端檢測到鋰電池端電壓低于3 V時(shí)，進(jìn)行預充電，此時(shí)充電電流為最大充電電流的10％；當FB端檢測到鋰電池端電壓大于3 V時(shí)，調整為恒流充電模式，同時(shí)自動(dòng)檢測鋰電池端電壓。當鋰電池端電壓達到4．2 V時(shí)，自動(dòng)調整充電模式為恒壓充電模式，此時(shí)用小電流對鋰電池充電，主要是為了防止“虛充”，當充電電流減小到充電結束閾值時(shí)，充電周期結束。
從整個(gè)充電過(guò)程分析可以看到，CN3063芯片可以自動(dòng)檢測充電電壓，進(jìn)而實(shí)現自動(dòng)調節充電模式，使得充電效率較高。因此，使用該芯片設計鋰電池充電電路較為簡(jiǎn)單，利于推廣應用。
評論