無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)太陽(yáng)能供電系統設計

該電路工作原理分析：當電池端電壓下降到過(guò)度放電低電壓檢測閾值時(shí)，LBO引腳輸出低電平，NMOS管截止，PMOS管柵極為高電平，PMOS管截止，放電回路被切斷，起到了保護鋰電池過(guò)度放電的作用；當太陽(yáng)能板自動(dòng)對鋰電池充電，充電電壓達到高電壓檢測闖值時(shí)，LBO輸出高電平，NMOS管導通，PMOS管柵極為低電平，PMOS管導通，放電回路重新被打開(kāi)，如果ZigBee節點(diǎn)軟件設計時(shí)配置為上電后自動(dòng)加入網(wǎng)絡(luò )并進(jìn)行數據采集，那么該節點(diǎn)將會(huì )自動(dòng)加入到原來(lái)的網(wǎng)絡(luò )中。
鋰電池過(guò)度放電低電壓檢測閾值計算公式如下：

其中，Vrth為該芯片設定的閾值，大小為1．135 V；ILBI為引腳偏置電流范圍為-100～100 nA，一般取0即可。因為該芯片工作電流在1．8μA，所以對于電阻R1和R2的選型需要注意，應當選擇阻值大一些的電阻。筆者選用R1為2MΩ，R2為1MΩ，這樣流過(guò)電阻的電流在μA級，功耗很低。
由于鋰電池電壓范同為3．6～4．2 V，ZigBee網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)的工作電壓為3．3 V，所以需要根據輸入／輸出的電壓差來(lái)選擇適當的LDO芯片，同時(shí)還需要考慮LDO的靜態(tài)電流和效率。筆者采用RT9183-33PG芯片實(shí)現電壓轉換，該芯片在輸出3．3 V時(shí)，所需要的壓差為110 mV，靜態(tài)電流為：380μA。

3 PCB布局注意事項
在具體的PCB布局時(shí)需要注意以下問(wèn)題：
①CN3063的ISET引腳外接電阻R1(充電電流編程)，應盡可能靠地近CN3063。
②CN3063的VIN、BAT引腳的外接電容要盡可能地靠近CN3063。
③為了使系統能夠達到設定的最大充電電流，需要將CN3063背面裸露的金屬板焊接到PCB板的地端，以達到最大的散熱效果；否則，在充電過(guò)程中，CN3063芯片的熱阻將增大，這將導致充電電流減小。一般采取的措施是PCB頂面放置焊盤(pán)，接到CN3063的裸露的銅面上，為了便于焊接，可以放置4個(gè)小焊盤(pán)，4個(gè)小焊盤(pán)的面積要略小于CN3063底部裸露銅片的面積，這樣既有利于焊接，又有利于芯片的散熱。

結語(yǔ)
電源的設計優(yōu)劣關(guān)乎系統設計的成敗，本文以ZigBee網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)太陽(yáng)能供電系統為例進(jìn)行了講解，通過(guò)充電控制電路和放電保護電路來(lái)實(shí)現對鋰電池充放電的保護功能，延長(cháng)鋰電池的使用壽命，非常適合于野外布置的ZigBee無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)使用，本文的分析方法也適用于其他需要太陽(yáng)能供電的系統。