無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)太陽能供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

該電路工作原理分析：當(dāng)電池端電壓下降到過度放電低電壓檢測閾值時，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(hù)鋰電池過度放電的作用；當(dāng)太陽能板自動對鋰電池充電，充電電壓達(dá)到高電壓檢測闖值時，LBO輸出高電平，NMOS管導(dǎo)通，PMOS管柵極為低電平，PMOS管導(dǎo)通，放電回路重新被打開，如果ZigBee節(jié)點(diǎn)軟件設(shè)計(jì)時配置為上電后自動加入網(wǎng)絡(luò)并進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，那么該節(jié)點(diǎn)將會自動加入到原來的網(wǎng)絡(luò)中。
鋰電池過度放電低電壓檢測閾值計(jì)算公式如下：

其中，Vrth為該芯片設(shè)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?yàn)樵撔酒ぷ麟娏髟?．8μA，所以對于電阻R1和R2的選型需要注意，應(yīng)當(dāng)選擇阻值大一些的電阻。筆者選用R1為2MΩ，R2為1MΩ，這樣流過電阻的電流在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(jié)點(diǎn)的工作電壓為3．3 V，所以需要根據(jù)輸入／輸出的電壓差來選擇適當(dāng)?shù)腖DO芯片，同時還需要考慮LDO的靜態(tài)電流和效率。筆者采用RT9183-33PG芯片實(shí)現(xiàn)電壓轉(zhuǎn)換，該芯片在輸出3．3 V時，所需要的壓差為110 mV，靜態(tài)電流為：380μA。

3 PCB布局注意事項(xiàng)
在具體的PCB布局時需要注意以下問題：
①CN3063的ISET引腳外接電阻R1(充電電流編程)，應(yīng)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(tǒng)能夠達(dá)到設(shè)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(dá)到最大的散熱效果；否則，在充電過程中，CN3063芯片的熱阻將增大，這將導(dǎo)致充電電流減小。一般采取的措施是PCB頂面放置焊盤，接到CN3063的裸露的銅面上，為了便于焊接，可以放置4個小焊盤，4個小焊盤的面積要略小于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(jié)語
電源的設(shè)計(jì)優(yōu)劣關(guān)乎系統(tǒng)設(shè)計(jì)的成敗，本文以ZigBee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)太陽能供電系統(tǒng)為例進(jìn)行了講解，通過充電控制電路和放電保護(hù)電路來實(shí)現(xiàn)對鋰電池充放電的保護(hù)功能，延長鋰電池的使用壽命，非常適合于野外布置的ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)使用，本文的分析方法也適用于其他需要太陽能供電的系統(tǒng)。