典 型的復雜太陽能電池充電系統(tǒng)由一個直流對直流(DC-DC)開關電池充電器、一個微處理器和幾個IC，以及分立式組件組成，以實現(xiàn)最大功率點控制/追蹤功 能;另一種可能的解決方案是太陽能模塊。不過這些解決方案費用高昂、復雜而不易設計(需要軟件、固件等)，而且往往鎖定到假的太陽能電池板最大功率點上， 因此無法以盡可能高的效率運行。有鑒于此，電源芯片商推出一種簡單、創(chuàng)新的高壓升降壓充電控制器IC，該IC專門針對太陽能應用，既不須要開發(fā)軟件也不須 要開發(fā)固件，因此可大幅縮短產(chǎn)品上市時程。

圖4所示是一款因應鉛酸和鋰電池的同步升降壓電池充電控制器，其具備自動最大功率點追蹤和溫度補償功能。該組件的輸入電壓可以高于、低于或等于穩(wěn)定的電池浮動電壓。

圖4　同步升降壓電池充電控制器的典型應用電路

上述全功能電池充電器提供很多可選定電流定電壓(CC-CV)充電曲線，非常適合為各種鋰或鉛酸化學組成的電池充電，包括密封鉛酸電池、凝膠電池和富液式鉛酸電池，并且該芯片內(nèi)建所有充電終止算法，因此無需軟件或固件開發(fā)，可跳過此設計時間。

該 電池充電控制器可操作于寬廣的6-80V輸入電壓范圍內(nèi)，采用四開關同步整流和單個電感就可產(chǎn)生1.3-80V電池浮動電壓輸出。視外部FET選擇的不同 而異，該組件能夠提供高達10A的充電電流，其MPPT電路能夠在太陽能電池板的整個工作范圍內(nèi)工作，即使電池板部分被遮擋而導致存在局部最大功率點，它 也能找出真正的最大功率點。

一旦發(fā)現(xiàn)真正的最大功率點，這款電池充電控制器就會在該點上工作，同時運用高頻抖動方法快速追蹤局部最大功率點的變化。透過這種方法，即使在非理想工作環(huán)境中，該方案也能夠充分利用太陽能電池板產(chǎn)生的功率。

MPPT 的全面搜索如圖5所示，圖5中較高的曲線顯示電池板輸出電壓;前述的升降壓太陽能電池充電控制器會控制電池板電壓達到開路電壓后，又再控制電池板線性斜坡 下降至最低值。圖5中間的曲線則顯示隨電池板電壓變化的電池板電流;充電控制器測量該電流，然后在內(nèi)部計算功率，一旦全面掃描完成，電池板電壓就返回到所 測得的最大功率點。

圖5　同步升降壓電池充電控制器MPPT的全面搜索，較高曲線為電池板電壓;中間的曲線則為電池板電流;圖中底部的曲線則是該充電器的控制信號。

高頻抖動方法用來追蹤兩次全面搜索之間最大功率點產(chǎn)生的較小變化，如圖6所示。大約在示波器圖形的中間部位，為電池板加上了一次功率點變化，以模仿由于天空中云的移動而改變電池板光照量的情況。

圖6　同步升降壓電池充電控制器在兩次全面搜索之間進行局部高頻抖動。較高曲線為電池板電壓;圖中底部的曲線則為電池板電流;圖的中間曲線則是來自該控制器的控制信號。

這時，前述充電控制器先在高于、后在低于目前MPPT點的范圍，以小幅度連續(xù)移動電池板電壓，以檢查是否存在一個更好的工作點。如果發(fā)現(xiàn)有，就追蹤到新的點上，并重復上述過程;透過這種方式，控制器不必太頻繁地進行全面搜索就能夠追蹤變化。

前 文介紹的新款升降壓太陽能電池充電控制器透過檢測電池上的外部熱敏電阻器，進行自動溫度補償。STATUS和FAULT接腳可用來驅(qū)動發(fā)光二極管 (LED)指示器燈。充電電流限制可透過改變一或兩個電阻來調(diào)節(jié)，用合適的電阻分壓器可選擇充電時間長度。該組件的其他特點包括輸入和充電電流限制接腳、 一個3.3V穩(wěn)定低壓差線性穩(wěn)壓器(LDO)輸出、狀態(tài)接腳和可同步固定開關頻率。

新電池充電器突破MPPT設計瓶頸

太 陽能既環(huán)保又隨時可用，但是可能不那么可靠。溫度變化導致MPPT點移動、老化、電池板部分被遮擋、日落、鳥糞等都可能降低電池板性能(圖7)。電源芯片 商所開發(fā)出的新式升降壓開關穩(wěn)壓器電池充電器，可實現(xiàn)適合大多數(shù)電池類型的定電流定電壓充電曲線，例如鉛酸電池(密封SLA、富液式、凝膠)和鋰電池。

圖7　太陽能雖環(huán)保又便利，但容易因外在環(huán)境因素影響電池板性能。

該組件還為太陽能供電應用提供自動和高效的真正最大功率點追蹤，由于無需軟件或固件開發(fā)，所以可大幅縮短系統(tǒng)上市時間。相較于大型和復雜的同類充電系統(tǒng)，這種具成本效益和更簡單的解決方案，大幅簡化了過去非常困難的設計任務。