太阳能电池充电器可在低光照环境中保持高效率

 

图 4:图 2 所示电路的效率

图 4:图 2 所示电路的效率

LT3652 的 /CHRG 引脚在所需充电电流超过 2A 编程最大充电电流的 1/10 (即 200mA) 时被拉至低电平。当充电电流被输入调节环路减小至 200mA 水平以下时,/CHRG 引脚变至高阻抗,这允许将 M1的栅极上拉至 VBAT,从而使能 FET M1。该 FET 把 R7 拉至地,从而启用了一种输入电压 UVLO 功能 (其采用了 SHDN 引脚以及由 R6 和 R7 构成的电阻分压器)。UVLO 功能采用该分压器进行设置,以拥有一个 18V 的下降门限和一个 20V 的上升门限。下降门限是一个关键性的设计参数值,而且必须被设置为一个高于输入调节电压、并且比上升门限低 10% 的电压 (这是 LT3652 停机门限迟滞决定的)。

在低照度条件下,当可用的太阳能电池板功率不足以让 LT3652 提供所需的充电电流时,LT3652 的输入电压调节环路将减小输出充电电流,直到充电器输入功率与太阳能电池板提供的可用功率相等为止。当输入调节环路运行时,VIN 上的太阳能电池板电压被保持在 17V 的编程峰值电源电压,从而最大限度地增加了太阳能电池板所产生的功率。如果太阳能电池板照度变得足够低,以至于可用的太阳能电池板功率对应于200mA 以下的充电电流,则 /CHRG 引脚将变至高阻抗且 UVLO 功能通过 M1、R6 和 R7 来使能。

由于 VIN 处于 17V (这低于 UVLO 下降门限),因此 LT3652 停机,从而停用所有的电池充电功能电路。当电池充电器停用时,几乎所有的太阳能电池板输出电流都在给输入电容器 (C1) 充电,这使得 VIN 上的电压增加,直至达到 20V 的 UVLO 上升门限为止,从而重新使能 LT3652。由于电池充电器在 VIN 远远高于 17V 输入调节门限的情况下重新使能,所以全部的充电电流均流入电池。作为针对高电池充电电流水平的响应,/CHRG 状态引脚被拉至低电平,这将停用 UVLO 功能。只要电池充电器所需的功率低于可从太阳能电池板获得的功率,太阳能电池板电压将骤降,直到 VIN 降低至 17V 为止,此时利用输入调节来减小电池充电电流以维持该电压。当充电电流再次减小至 200mA 时, /CHRG 引脚变至高阻抗,UVLO 电路被重新启用,停用/使能循环重复进行,从而产生一串充电电流“突发脉冲”,其取平均至与可从太阳能电池板获得之功率相对应的电池充电电流。

图 5 示出了图 2 中电路的 PWM 操作。当 LT3652 停用时,VIN 上的电压从 17V 的输入调节门限斜坡上升至 20V 的停机门限。LT3652 /CHRG 引脚上的电压在充电器使能时为低电平,而在充电器停用时则为高电平。当充电器停用时,太阳能电池板的能量被存储在输入电容器中,因此从太阳能电池板提供的输出功率保持连续。太阳能电池板的效率对应于PWM 操作期间太阳能电池板上的平均电压 (其大约为 18.5V)。

 

图 5:PWM 操作期间的 VIN 波形 (对于图 2 中的电路)

图 5:PWM 操作期间的 VIN 波形 (对于图 2 中的电路)

高效率铅酸电池充电器

图 6 示出了一款具低电流 PWM 功能的 6 节铅酸电池充电器。该电池充电器专为那些与图 2 中充电器所用的太阳能电池板特性相似的太阳能电池板而设计。

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