針對(duì)脈沖負(fù)載應(yīng)用的簡(jiǎn)易太陽(yáng)能電池板最大功率點(diǎn)追蹤解決方案

VP1和VP2為“點(diǎn)1”和“點(diǎn)2”之間的電壓，使用這種太陽(yáng)能電池板時(shí)，它們分別約為 9V 和 6.5V，其與放電時(shí) C3 的電壓變化相對(duì)應(yīng)。tON 時(shí)的要求負(fù)載工作時(shí)間為 15ms。最后，Ipanel(Avg) 為電池板工作在其 90% 最大功率點(diǎn)以下時(shí)，太陽(yáng)能電池板所提供的平均電流。如圖 1 所示，該電流約為 19mA。

由方程式 2，我們可以知道 C3 應(yīng)大于 618 µF。使用 680-µF 電容，可以在器件工作時(shí)提供一定的裕量。

開(kāi)啟引腳分壓器計(jì)算

R1、R2 和 R3 共同形成了一個(gè)具有開(kāi)啟 (EN) 引腳磁滯的完全可配置分壓器。方程式 3 和 4 用于設(shè)置電阻器值：

我們首先選擇 R1，而 1 M 是一個(gè)較為合適的起始值。這樣，通過(guò)計(jì)算，可以得到 R2 為 153.8 k。我們選擇最接近標(biāo)準(zhǔn)值 154 k。R3 應(yīng)為 60.9 k，而60.4 k 是最接近標(biāo)準(zhǔn)值。

其他最大功率點(diǎn)追蹤電路配置

可使典型應(yīng)用受益的另一種可配置特性是，利用電源良好 (PG) 輸出來(lái)控制負(fù)載的開(kāi)啟 (EN) 輸入。當(dāng)電源關(guān)閉時(shí)，PG 引腳保持低電平。僅當(dāng)電源開(kāi)啟且輸出電壓在調(diào)節(jié)狀態(tài)下時(shí)，上拉電阻器 R6 將其拉高。把 PG 輸出直接連接至負(fù)載EN輸入，可使負(fù)載保持關(guān)閉，直到輸入電壓升至 VP1 以上且輸出電壓高到足以正常驅(qū)動(dòng)負(fù)載為此。由于輸入電壓降至 VP2 時(shí)電源關(guān)閉，因此 PG 引腳被有源拉低，從而又讓負(fù)載關(guān)閉。這種配置，可以保證僅在其電源電壓處于調(diào)節(jié)狀態(tài)下時(shí)才開(kāi)啟負(fù)載，從而避免出現(xiàn)可能會(huì)破壞負(fù)載性能或者數(shù)據(jù)的低電源電壓。

測(cè)試結(jié)果

圖 3 顯示了運(yùn)行中的最大功率點(diǎn)追蹤電路。電池板電壓 VIN 保持在 9V 和 6.5V(分別為 VP1 和 VP2)之間。一旦 VOUT 進(jìn)入調(diào)節(jié)狀態(tài)，負(fù)載開(kāi)啟，并且獲取 250mA 電流。當(dāng)電池板電壓降至 6.5V 時(shí)，VOUT 關(guān)閉，并從而關(guān)閉負(fù)載電流。太陽(yáng)能電池板始終提供19mA的平均電流。圖 3 中，負(fù)載擁有約 18ms 的運(yùn)行時(shí)間，可以滿足 15ms 要求。該運(yùn)行時(shí)間并未與上述計(jì)算結(jié)果完全一致，而 C3 值有所增加，超出了計(jì)算結(jié)果。

圖 3 90% 最大功率點(diǎn)以下工作的最大功率點(diǎn)追蹤電路

圖 4 用來(lái)自 C3 的電流 ICap 的軌跡線，代替圖 3 所示輸出電壓軌跡線。VIN下降時(shí)，來(lái)自電容的電流為正—電容向電源提供其存儲(chǔ)能量，之后負(fù)載獲得該能量。一旦負(fù)載關(guān)閉，由于電池板電壓降至 6.5V，并且電源關(guān)閉，C3 提供的電流變?yōu)樨?fù)—電容通過(guò)電池板再充電，為下一個(gè)周期存儲(chǔ)能量。電池板電壓足夠高的情況下，當(dāng)電源開(kāi)啟時(shí)，來(lái)自 C3 的電流在負(fù)載開(kāi)啟以前出現(xiàn)短暫尖峰。啟動(dòng)期間，需要 C3 提供更多的輸入電流。

圖 4 90% 最大功率點(diǎn)以下工作的電路的大容量輸入電容 (C3)

結(jié)論

本文論述了一款簡(jiǎn)單且低成本的太陽(yáng)能電池板最大功率點(diǎn)追蹤電路，其適用于脈沖負(fù)載系統(tǒng)，例如：通過(guò) RF 發(fā)射器發(fā)送數(shù)據(jù)的遙測(cè)系統(tǒng)。另外，我們還可以對(duì)這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)配置，用于任何太陽(yáng)能電池板和脈沖負(fù)載系統(tǒng)。