電池技術(shù)的進(jìn)步和器件性能的提高已經(jīng)使人們有可能做出復(fù)雜的電子產(chǎn)品，這可在兩次充電之間以長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行。即便如此，就某些設(shè)備而言，通過(guò)插入電網(wǎng)的電源插座給電池再充電有時(shí)是不可能的。路邊的應(yīng)急電話、導(dǎo)航浮標(biāo)和偏遠(yuǎn)的氣象監(jiān)測(cè)站僅是少數(shù)幾種無(wú)法接入電網(wǎng)的應(yīng)用，因此這類應(yīng)用必須從周圍環(huán)境收集能量。
太陽(yáng)能電池板作為能量收集電源有巨大的發(fā)展?jié)摿�，它們僅需要電池儲(chǔ)存所收集的能量，并在光線暗淡時(shí)繼續(xù)供電。太陽(yáng)能電池板相對(duì)昂貴，因此從電池板抽取最大功率對(duì)于最大限度地減小電池板尺寸至關(guān)重要。比較棘手的問(wèn)題是，怎樣平衡太陽(yáng)能電池板尺寸和所需功率。太陽(yáng)能電池板的特性要求是要仔細(xì)管理隨負(fù)載變化的電池板輸出功率，以在各種不同的照明條件下，有效優(yōu)化電池板的輸出功率。
就給定照明量而言，太陽(yáng)能電池板有一個(gè)特定產(chǎn)生最大功率的工作點(diǎn) (參見(jiàn)圖1)。隨著照明條件改變，保持在這個(gè)峰值功率點(diǎn)上運(yùn)行的做法，稱為最大峰值功率跟蹤 (MPPT)。要執(zhí)行最大峰值功率跟蹤功能，常常需要使用復(fù)雜的算法，例如周期性地改變電池板的負(fù)載，同時(shí)直接測(cè)量電池板的輸出電壓和輸出電流，計(jì)算電池板的輸出功率，然后隨著照明和 / 或溫度條件的改變，強(qiáng)制在提供峰值輸出功率的工作點(diǎn)上運(yùn)行。這類算法一般需要復(fù)雜的電路及微處理器控制方法。
圖 1：一個(gè)太陽(yáng)能電池板在不同的照明量情況下，電流隨電壓以及功率隨電壓的變化。無(wú)論照明量大小，該電池板的輸出電壓在最大功率點(diǎn) (VMP) 上都保持相對(duì)固定
不過(guò)，在太陽(yáng)能電池板的輸出電壓和該電池板產(chǎn)生的功率之間存在一種有趣的關(guān)系。在最大功率點(diǎn)時(shí)，無(wú)論照明量大小，太陽(yáng)能電池板的輸出電壓都保持相對(duì)固定。因此，在電池板工作時(shí)，強(qiáng)制保持輸出電壓在這個(gè)峰值功率電壓 (VMP) 上，就能使電池板產(chǎn)生峰值輸出功率。因此，利用這個(gè) VMP 特性，而不是采用復(fù)雜的最大峰值功率跟蹤電路和算法，電池充電器就能保持峰值功率傳送。
LT3652 電池充電器的幾個(gè)特點(diǎn)
LT3652 是一款完整的單片降壓型且適用于多種電池化學(xué)組成的充電器，以高達(dá) 32V (絕對(duì)最大值為 40V) 的輸入電壓工作，并以高達(dá) 14.4V 的浮置電壓給電池組充電。LT3652 含有一種創(chuàng)新性的輸入調(diào)節(jié)電路，該電路采用一種簡(jiǎn)單和自動(dòng)的方法以控制充電器的輸入電源電壓，當(dāng)使用穩(wěn)定性不佳的電源 (例如太陽(yáng)能電池板時(shí))，這種方法很有用。LT3652HV 是該充電器的高壓版本，能以高達(dá) 18V 的浮置電壓給電池組充電。
輸入調(diào)節(jié)環(huán)路保持太陽(yáng)能電池板在峰值功率點(diǎn)上運(yùn)行
如果輸入電源電壓向著設(shè)定值方向下降，那么 LT3652 的輸入調(diào)節(jié)環(huán)路就線性地降低輸出的電池充電電流。這個(gè)閉環(huán)調(diào)節(jié)電路跟隨充電電流，因此也就跟隨輸入電源的負(fù)載而變化，這樣輸入電源電壓就可保持為等于或高于設(shè)定值。當(dāng)由太陽(yáng)能電池板供電時(shí)，通過(guò)簡(jiǎn)單地將最低輸入電壓值設(shè)定為等于電池板的峰值電源電壓 VMP，LT3652 就能以最大峰值功率跟蹤模式工作。所希望的峰值功率電壓通過(guò)一個(gè)電阻器分壓器設(shè)定。
如果充電時(shí)，LT3652 所需要的功率超過(guò)了可從太陽(yáng)能電池板得到的功率，那么 LT3652 的輸入調(diào)節(jié)環(huán)路就隨之使充電電流降低。之所以出現(xiàn)這種情況，可能是因?yàn)樗Ｍ碾姵爻潆婋娏魃仙�，或太�?yáng)能電池板照明量下降。在任何一種情況下，該調(diào)節(jié)環(huán)路都保持太陽(yáng)能電池板的輸入電壓等于設(shè)定的 VMP，正如 VIN_REG 引腳上的電阻器分壓器所設(shè)定的那樣。
該輸入調(diào)節(jié)環(huán)路是一種簡(jiǎn)單和從容的方法以強(qiáng)制特定太陽(yáng)能電池板在峰值功率點(diǎn)上工作。采用其他穩(wěn)定性不佳的電源時(shí) (例如輸入電源在過(guò)流條件下可能出現(xiàn)崩潰的情況)，也可以用這個(gè)輸入電壓調(diào)節(jié)環(huán)路來(lái)優(yōu)化運(yùn)作。
集成和全功能的電池充電器
LT3652 以固定的 1MHz 開關(guān)頻率工作，具有恒定電流 / 恒定電壓 (CC/CV) 充電特性。該器件可用外部電阻器編程，以提供高達(dá) 2A 的充電電流，同時(shí)充電電流準(zhǔn)確度為 ±5%。該 IC 尤其適用于與流行和價(jià)格不高的"12V 系統(tǒng)"太陽(yáng)能電池板有關(guān)之電壓范圍，這類系統(tǒng)的典型開路電壓約為 25V。
該充電器采用 3.3V 浮置電壓反饋基準(zhǔn)，因此用一個(gè)電阻器分壓器就可設(shè)定想要的電池浮置電壓在 3.3V 至 14.4V (采用 LT3652HV 時(shí)則高達(dá) 18V) 的范圍內(nèi)。LT3652 的浮置電壓反饋準(zhǔn)確度為 ±0.5%。LT3652 的寬輸出電壓范圍適用于很多電池化學(xué)組成和配置，包括多達(dá) 3 節(jié)串聯(lián)的鋰離子 / 聚合物電池、多達(dá) 4 節(jié)串聯(lián)的 LiFePO4 (磷酸鐵鋰) 電池以及多達(dá) 6 節(jié)串聯(lián)的密封鉛酸 (SLA) 電池。該充電器的高壓版本 LT3652HV 也已供貨。LT3652HV 以高達(dá) 34V 的輸入電壓工作，可充電至 18V 浮置電壓，適用于 4 節(jié)鋰離子 / 聚合物或 5 節(jié) LiFePO4 電池組。
LT3652 含有一個(gè)可編程安全定時(shí)器，用來(lái)在達(dá)到所希望的時(shí)間后終止充電。簡(jiǎn)單地將一個(gè)電容器連接到 TIMER 引腳，就能啟動(dòng)該定時(shí)器。將 TIMER 引腳短接到地，就可將 LT3652 配置為，當(dāng)充電電流下降到低于所設(shè)定最大值的 10% (C/10) 時(shí)終止充電，而 C/10 檢測(cè)的準(zhǔn)確度為 ±2.5%。利用安全定時(shí)器實(shí)現(xiàn)終止，允許在電流低于 C/10 時(shí)進(jìn)行 Top-Off 型充電。一旦充電終止，LT3652 就進(jìn)入低電流 (85μA) 備用模式。如果電池電壓降至比所設(shè)定的浮置電壓低 2.5%，那么自動(dòng)再充電功能就啟動(dòng)一個(gè)新的充電周期。LT3652 采用扁平、12 引線 3mm x 3mm DFN 和 MSOP 封裝。 |
