專用IC，光伏電池，采集室內照明能量

室內照明提供了一個方便的能源對于許多應用，但缺乏太陽能的高功率電平。事實上，室內照明能源采集系統(tǒng)面臨了一些微妙的不同，從那些太陽能能量采集中遇到的挑戰(zhàn)。然而，工程師可以快速實現(xiàn)使用各種組件和從廠家專門的設備，包括將Cymbet，IXYS，凌力爾特，松下，意法半導體和德州儀器，以及其他的能源采集設計。雖然太陽能可以達到足夠的功率整個建筑物和小城鎮(zhèn)的水平，室內照明呈現(xiàn)明顯不同的特點。由于人眼的非凡的能力，以適應范圍極廣的照明水平的結果，人們往往會認為一個多云的天空，明亮的房間，例如之間的相對光照差別不大。然而，可收獲能量的電平是在兩者之間顯著不同。事實上，可提供即使是最好的室內照明功率密度是大大低于太陽能的，并且可以通過數(shù)個數(shù)量級(圖1)不同。往往掩蓋在照明水平的差異室內照明的功率密度可以比該全光照在某些情況下，較低的訂單，但人的眼睛的非常寬的動態(tài)范圍：室內照明圖1 IXYS功率密度的圖像。

(IXYS提供)光伏差異，這些差異直接轉化為能量收集輸出。日光優(yōu)化的太陽能電池可以產生每平方英寸約40毫瓦完全陽光直射。相比之下，即使是大型高效率晶體電池會產生比從典型的辦公室照明來源毫瓦。與此同時，光伏(PV)電池的用于室內和室外的能量采集的光譜靈敏度不同符合其各自的源的性質。在戶外應用中使用的典型太陽能電池具有500nm的光譜靈敏度范圍至1100nm。室內光包括波長可見的人的眼睛和PV電池用于室內照明強調那些波長。例如，單晶光伏電池諸如那些在IXYS IXOLAR系列提供在可見光到人類較低的波長更覆蓋，從300納米(近紫外)到達至1100nm(近紅外)。事實上，他們的這種跨越寬光譜范圍內的反應能力，使它們適用于室內和室外應用。與此相反，無定形的細胞如Cymbet的CBC-PV-01N和CBC-PV-02N，以及松下Amorton系列提供的300nm到600nm的光譜范圍內，提供了光譜靈敏度更符合人眼 - 和室內照明。無論細胞類型，在照明水平的差異對功率輸出的PV電池的一個顯著的影響。在給定的照明水平，PV電池具有在特定細胞電壓工作電平達到其最大的特性功率曲線。如果電池電壓升至或從該最大功率點(MPP)顯著下降，細胞 - 輸出功率下降。此外，如果照明度到達PV電池急劇變化時，MPP實際上可以轉移到更低或更高的電壓(圖2)。

凌力爾特變化照明水平圖像圖2：變更在照明水平可能導致最大功率點轉移，導致次優(yōu)的電力輸出，除非能量采集設計融合為最大功率點控制(MPPC)方法。 (凌力爾特公司提供)為了幫助最大限度地提高輸出功率，既outdoor-和室內光能量采集系統(tǒng)的設計，以保持PV-工作電壓在指定的MPP。在更復雜的系統(tǒng)中，最大功率點追蹤(MPPT)算法動態(tài)修改小區(qū)的工作電壓，以確保它跟蹤在照明或操作條件的任何變化。雖然太陽能收割機有與之抗衡的云和其他路過的陰影，室內光能量可收割機面對照明的巨大差異取決于放置一個房間內(圖3)。因此，室內照明能量采集系統(tǒng)需要使用類似的方法來設置，并在最佳水平維持MPP。

在照明在一個房間圖3的EnOcean差異圖像：雖然在一個房間中的照明的差別常常被忽視，照明的桌面(EA)上水平可以比大于在天花板(ED)的10倍，在同一個房間，口述需要仔細布置室內照明能量采集裝置，并支持靈活的能量采集的方法來保持正確的最大功率點。 MPP支持設備，如意法半導體SPV1040，凌特LTC3105和德州儀器BQ25505(EnOcean公司的提供)提供了一套完整的功能，使實施室內照明能源收割機相對較少的外部元件(圖4)。與線性LTC3105和TI BQ25505相比之下，意法半導體SPV1040采用所謂的擾亂和觀察(PO)，動態(tài)MPPT算法，逐步修改細胞的工作電壓，直到它找到MPP，允許設備跟蹤照明實質性變化，例子。

凌力爾特LTC3105圖4圖像：如凌特LTC3105專用IC只需要很少的外部組件來提供一個全面的能源收集解決方案 - 完整的MPPC通過單個電阻編程。 (凌力爾特公司提供)的線性和TI設備使用方法(有時被稱為最大功率點控制，或MPPC)維持PV-工作電壓為正在使用電阻設定的水平。例如，線性LTC3105的MPPC電路動態(tài)調節(jié)平均電感電流，以防止在輸入電壓跌落低于MPPC閾值(再次，參見圖4)。當VIN大于MPPC電壓，電感器電流增加，直到車輛被拉下到MPPC設定點。當輸入電壓VIN小于MPPC電壓，電感器電流將降低，直到VIN上升到MPPC設定點。同樣，TI BQ25505使用采樣網(wǎng)絡以優(yōu)化電源轉移到設備維護MPP。工程師們可以使用外部電阻和一個外部電容器保持采樣電壓編程MPP設定點。例如，對于PV電池與MPP即80%的開路電壓，工程師可以設置電阻分壓器80%的輸入電壓和所述網(wǎng)絡將控制輸入電壓接近該采樣的參考電壓來操作。用購自室內光源的低能量水平，應用電路往往需要補充功率處理峰值負載，如無線通信突發(fā)。對于這些要求，設計人員可以將一個精工電子MS412FE，松下BSG ML-1220，或其他的小充電電池來儲存多余的收獲的電力使用高峰期。為了支持這種方法，意法半導體SPV1040，凌特LTC3105和德州儀器BQ25505每提供一個完整的，集成的電池充電管理功能，包括電池充電電壓和電流調節(jié)功能。結論雖然室內照明和太陽光有時騙過人的眼睛之間的差別，室內照明的特點是在強度和頻譜從自然光不同。其結果是，室內能量收集提出了不同的那些的太陽能能量收集細微的要求。采用能量收集IC和專門部件，如monocrystalline-或非晶PV電池，工程師仍然可以快速實施高效率地能夠采集能量的從室內光源的設計。