光伏電池電源的設(shè)計(jì)及其收集能量的方法

　　為了簡(jiǎn)化儀器、監(jiān)視和控制應(yīng)用的無(wú)線(xiàn)通信所需的配電系統(tǒng)，電源設(shè)計(jì)師努力尋找不依賴(lài)電網(wǎng)的器件。電池顯然是立即能想到的解決方案，讓人們產(chǎn)生了能不依賴(lài)電網(wǎng)的幻想，但是電池需要更換或再充電，這意味著最終還是要連接到電網(wǎng)上，而且需要昂貴的人工干預(yù)和維護(hù)。我們提出用能量收集的方法，使用這種方法時(shí)，能量是從緊挨著儀器的環(huán)境中收集的，無(wú)需連接到電網(wǎng)就可以使儀器永久運(yùn)行，而且最大限度地減少或消除了維護(hù)需求。

　　可以收集各種環(huán)境能源以產(chǎn)生電能，包括機(jī)械振動(dòng)、溫度差和入射光。其中，光伏能量收集有廣泛的適用范圍，因?yàn)楣鈳缀醯教幎加?，光伏（PV）電池價(jià)格相對(duì)較低，而且與其他環(huán)境能量收集解決方案相比，能產(chǎn)生相對(duì)較高的功率。因?yàn)楣夥芰渴占椒ㄌ峁┫鄬?duì)較高的能量輸出，所以可用來(lái)給無(wú)線(xiàn)傳感器節(jié)點(diǎn)供電，還可用來(lái)給較高功率的電池充電應(yīng)用供電，以延長(zhǎng)電池壽命，從而在某些情況下完全無(wú)需有線(xiàn)充電。

　　串聯(lián)連接的高壓光伏電池組能提供充足的功率，但單節(jié)光伏電池解決方案卻很少見(jiàn)，因?yàn)閱喂?jié)光伏電池在有負(fù)載情況下產(chǎn)生的電壓很低，從這么低的電壓難以產(chǎn)生有用的電源軌。幾乎沒(méi)有升壓型轉(zhuǎn)換器能從電壓很低、阻抗相對(duì)較高的單節(jié)光伏電池產(chǎn)生輸出。不過(guò)，LTC3105是專(zhuān)門(mén)為應(yīng)對(duì)這類(lèi)挑戰(zhàn)而設(shè)計(jì)。該器件具有超低的250mV啟動(dòng)電壓和可編程最大功率點(diǎn)控制，能從富有挑戰(zhàn)性的光伏電源產(chǎn)生大多數(shù)應(yīng)用所需的典型電壓軌（1.8～5V）。

　了解光伏電池電源

　　可以用一個(gè)電流源與一個(gè)二極管并聯(lián)來(lái)建立光伏電源的電模型，如圖1所示。更復(fù)雜的模型可顯示一些次要影響，但是就我們的目的而言，這個(gè)模型足夠充分了。