导言
现在，低功率电子技术的开展答应将电池供电的传感器和其他设备安顿在远离电网的当地。在抱负的情况下，为了真实脱节电网的捆绑，就应革除替换电池的需求，而代之以由部分环境供给的可再生能源 （如太阳能） 对电池进行再充电。本规划关键阐明晰怎样构建一款依托小型双电池太阳能板作业的紧凑型电池充电器。该规划的共同之处在于 DC/DC 转换器运用功率点操控以从太阳能板汲取最大的功率。
最大功率点操控的重要性
尽管太阳能电池或太阳能电池板是依照功率输出来分类，但电池板的可用功率却很少是稳定的。其输出功率在很大程度上取决于光照、温度以及从电池板吸收的负载电流。为阐明这一点，图 1 示出了一块双电池太阳能板在稳定光照条件下的 V-I 特性曲线。I-V 曲线在短路 （最左边） 至大约 550mA 负载电流的范围内具有相对稳定的电流特性，随之在较低的电流条件下它遵照于稳定电压特性，并在开路时 （最右侧） 趋近于最大电压。电池板的功率输出曲线显现：功率输出在大约 750mV/530mA 的当地 （I-V 曲线的拐点处） 呈现一个显着的峰值。假如负载电流增至超越功率峰值，则功率曲线敏捷下降至零 （最左边）。相同，轻负载也会使功率趋向于零 （最右侧），不过这往往不太会是一个问题。
图 1：太阳能电池板的输出电压、电流和功率
当然，电池板的光照条件会影响可用功率 —— 光照少则功率输出较低；光照多则功率输出较高。尽管光照直接影响着峰值功率输出的巨细，但它关于峰值在电压标度上的方位却没有那么大的影响。就是说，不论光照怎么，呈现峰值功率的电池板输出电压坚持相对稳定。因此，经过适度调理输出电流以使太阳能板的电压处于或高于该峰值功率电压 （这儿为 750mV） 是正确的。这种做法被称为最大功率点操控 （MPPC）。
图 2 示出了在选用和未选用最大功率点操控的情况下，阳光的改动关于充电电流的影响。模仿阳光的强度从 100% 降至约 20%，然后回升至 100%。请注意，当阳光强度下降至 20% 左右时，太阳能板的输出电压和电流也下降，可是 LTC？3105 的最大功率点操控则可以防止太阳能板的输出电压降至 750mV 的设定值以下。它经过减小 LTC3105 的输出充电电流以防止太阳能板电压骤降至挨近 0V 来完成上述功用，如图 2 中右侧的曲线图所示。而在未选用功率点操控时，阳光强度的小幅下降也会彻底阻断充电电流的活动。
图 2：改动阳光强度会影响充电电流
具输入功率操控功用的 LTC3105 升压型转换器
LTC3105 是一款同步升压型 DC/DC 转换器，首要规划用于将取自环境能量源 （例如：低电压太阳能电池和热电发生器） 的功率转换为电池充电功率。LTC3105 选用 MPPC 从能量源运送最大的可用功率。它经过减小 LTC3105 的输出电流以防止太阳能板的电压骤降至挨近 0V 来完成这一功用。LTC3105 可以在低至 250mV 的输入电压条件下发动，因此使其可以由单个太阳能电池或许多达 9 节或 10 节串联衔接的电池来供电。
输出断接功用革除了其他太阳能供电型 DC/DC 转换器常常需求的阻隔二极管，并答应输出电压高于或低于输入电压。在发动期间 400mA 的开关电流限值被减小，以便依托阻抗相对较高的电源来作业，但一旦转换器处于正常运作状况仍可供给合适很多低功率太阳能使用的满足功率。别的，LTC3105 还具有一个 6mA 的可调输出低压差线性稳压器、漏极开路电源杰出输出、停机输入和突发形式 （Burst Mode？） 操作能力，以改进低功率使用的功率。 太阳能供电型锂离子电池充电器
图 3 示出了一款紧凑的太阳能供电型电池充电器，它选用 LTC3105 作为升压型转换器，而将 LTC4071 用作锂离子电池并联充电器。一块双电池 400mW 太阳能板担任为 LTC3105 供给输入功率，以在阳光充足的情况下发生 60mA 以上的充电电流。如图 1 所示，最大功率点操控可防止太阳能板的电压降至 750mV 的最大功率点以下。转换器的输出电压被设置为 4.35V，略高于锂离子电池的 4.2V 浮置电压。LTC4071 并联充电器将电池两头的电压限制为 4.2V。把 FBLDO 引脚接地可将低压差稳压器设置为 2.2V，用于给“充电”LED 供电。该 LED 在电池充电时接通，而当电池电压处于浮置电压的 40mV 以内时则封闭 （以表明电池挨近满充电状况）。一个 NTC 热敏电阻用于感测电池温度，并在环境温度很高的情况下下降 LTC4701 的浮置电压以进步电池的安全性。为防止电池遭受过度放电的损坏，低电池电量断接功用可在电池电压下降至低于 2.7V 时将电池与负载断接。
图 3：双电池太阳能板和锂离子电池充电器
定论
尽管本文描绘的电路仅可发生几百 mW 的功率，但它却可以在大多数气候条件下供给足以使一个 400mAhr 锂离子电池坚持满充电状况的功率。低输入电压与输入功率操控相结合，使得 LTC3105 成为低功率太阳能使用的抱负挑选。此外，LTC4071 并联充电体系还经过供给精准浮置电压、充电状况和温度安全特性而对 LTC3105 给予了弥补，可在室外环境中保证持久的电池使用寿命。
