SPV1050：意法半導體新超低功耗高能效能量回收及充電器

　　當芯片配置成降壓模式時(shí)，STEVAL-ISV020V1(圖5)評估板可以讓開(kāi)發(fā)人員訪(fǎng)問(wèn)SPV1050的全部功能，經(jīng)過(guò)優(yōu)化后，評估板可以采集太陽(yáng)能板的電能(2.6 V ≤ VMPP ≤ 9 V, 10 μA ≤ IMPP ≤20 mA)給電池充電(3.7 V UVP閾壓和4.2 V EOC閾壓)。只要修改應用組件，用戶(hù)即可將任何電源(PV, TEG, USB等電源)與電池匹配，詳情見(jiàn)AN4397應用筆記。

　　圖5- STEVAL-ISV020V1

　　SPV1050演示板

　　STEVAL-ISV021V1 (圖6)是一整套演示工具，包括一個(gè)基于SPV1050的能量回收模塊。通過(guò)使用一個(gè)功能互補的功率監視板，該演示板變成一個(gè)功能強大的立即可用的演示工具，能夠顯示能量回收器的電氣性能，例如MPPT的精確度、轉換能效、輸入和輸出功率、電源和電池的電壓和電流。為使用選光伏板給電池充電，該芯片可配置成降壓-升壓轉換器。

　　功率監視板配合軟件圖形用戶(hù)界面(GUI)，能夠監視換能器電氣特性和實(shí)際/理論最大功率點(diǎn)?？傊?，STEVAL-ISV021V1套件是一個(gè)獨立的能量回收模塊，能夠回收電能，給電池充電，可連接為其提供熱能或太陽(yáng)能的目標應用板。此外，能量回收模塊內置一個(gè)擴展連接器，可連接微控制器外接板，用于收集并監視額外的SPV1050輸入輸出信號。詳情見(jiàn)AN4394應用筆記。

　　圖6 - STEVAL-ISV021V1

　　SPV1050參考設計套件

　　STEVAL-IDS002V1(圖7)是一整套完全可配置的參考設計，實(shí)現了一個(gè)光伏模塊驅動(dòng)的點(diǎn)對點(diǎn)無(wú)線(xiàn)傳感器節點(diǎn)。這套設計是一個(gè)SPV1050驅動(dòng)的全集成的多傳感器板，板載意法半導體的全套傳感器：溫度傳感器、氣壓傳感器和3軸加速度計。除意法半導體的傳感器外，還集成STM32微控制器和Spirit1 RF Sub-Giga發(fā)送器。這套參考設計還包括一個(gè)基于USB口的Spirit接收器。

　　圖7- STEVAL-IDS002V1

　　作為參考設計的組件，功率監視板(圖8)讓用戶(hù)能夠評估能量回收部分的電氣性能，例如，MPPT精度、轉換效率、輸入輸出功率、電源和電池端的電壓電流。該參考設計可過(guò)與PC機無(wú)線(xiàn)通信，讓用戶(hù)能夠查看所有傳感器的數據。實(shí)際上，這套參考設計支持STEVALISV021V1的完整版圖形用戶(hù)界面軟件，能夠顯示多傳感器板以預設速率傳送的數據。發(fā)送部分基于STM32L151低功耗32位微控制器，用于設置傳感器配置和數據通信周期。數字溫度傳感器STTS751、壓力傳感器LPS331AP和3軸加速度計LIS3DH通過(guò)I2C總線(xiàn)連接微控制器。詳情見(jiàn)AN4395應用筆記。

　　圖8 - STEVAL-IDS002V1和功率監視板

　　SPV1050評估軟件和圖形用戶(hù)界面

　　STEVAL-ISV021V1和STEVAL-IDS002V1支持一個(gè)非常好用的軟件圖形用戶(hù)界面，評估軟件可從意法半導體官網(wǎng)www.st.com下載。在這個(gè)圖形用戶(hù)界面上有四個(gè)不同的命令按鈕。

　　“Configuration”按鈕(圖9)用于配置某些參數，例如，采樣速率、數據傳輸速率、主動(dòng)傳感器和發(fā)射功率。點(diǎn)擊相關(guān)命令按鈕，通過(guò)USB接口，可將配置參數保存到微控制器的程序存儲器內。

　　圖9 – “Configuration”按鈕

　　“Data Visualization”按鈕(圖10)提供所有主動(dòng)傳感器的讀數，STEVAL-IDS002V1板載發(fā)送器負責發(fā)送數據，連接PC機的Spirit1接收板負責接收數據。該應用還能顯示嵌入式LDO2穩壓器的輸出電壓和射頻發(fā)射功率，穩壓器給多傳感器板上的所有組件供電：微控制器、傳感器、發(fā)送器電路。 

　　圖10 - “Data Visualization”按鈕

　　“Power Visualization”按鈕(圖11)顯示電源和電池的電壓電流信息。最后，“Efficiency” 按鈕(圖12)顯示換能器電氣特性，以及電源和電池之間的功率預算、MPPT精度、轉換能效、光線(xiàn)輻射級(光照度)和太陽(yáng)能板的Voc電壓。

　　詳見(jiàn)軟件用戶(hù)手冊UM1752。

　　圖11 – “Power Visualization”按鈕

　　圖12 – “能效”按鈕

　　結論

　　SPV1050單片集成能效極高的能量回收及充電器和給所有周邊配套芯片供電的電源管理器， 降壓-升壓結構使其具有極高的應用靈活性，適用于多種不同的輸入電源，節省印刷電路板空間，減少外部組件數量，提高最終應用的可靠性和緊湊性，降低系統總體成本，是多種不同的應用的最佳選擇，例如，穿戴式裝置、健身器材、樓宇和家庭自動(dòng)化、智能照明、門(mén)禁、手機配件等。