如何設計鋰離子電池充電器以從太陽能板獲得最大電能

太陽能是為便攜式設備供電的理想能源。它已經(jīng)被廣泛運用于計算器和航天飛機等領域，而最近人們正考慮將之用于包括手機充電器在內(nèi)的范圍更廣的消費電子產(chǎn)品中。
然而，太陽能電池板所提供的電能在很大程度上取決于工作環(huán)境，包括光密度、時間和位置等因素。因此，電池一般被用作能量存儲單元。當來自太陽能板的電能有余的時候，就可以由之對電池充電；而當太陽能板提供的電能不足時，則由電池為系統(tǒng)供電。我們該如何設計鋰例子電池充電器，以便從太陽能電池中獲取最大的電能，并有效地對鋰電池充電呢？首先我們要討論太陽能電池的工作原理和電氣輸出特性，然后會討論電池充電系統(tǒng)要求以及匹配太陽能電池特性的系統(tǒng)解決方案。

太陽能電池的I-V特性
太陽能電池一般由p-n結(jié)組成，p-n結(jié)中的光能(光子)通過導致電子和空穴的重新組合而產(chǎn)生電流。由于p-n結(jié)的特性類似于二極管的特性，我們一般以如圖1中所示的電路作為太陽能電池特性的一個簡化模型。

電流源IPH產(chǎn)生的電流和太陽能電池上的光量度成正比。在沒有負載連接的時候，幾乎所有產(chǎn)生的電流都流過二極管D，其正向電壓決定著太陽能電池的開路電壓(VOC)。該電壓會因各種類型太陽能電池的特性不同而有所差異。但是，對于大多數(shù)硅電池而言，這一電壓都在0.5V到0.6V之間，這也是p-n結(jié)二極管的正常正向電壓。
在實際太陽能電池應用中，并聯(lián)電阻(RP)的泄漏電流很小，而Rs則會產(chǎn)生連接損耗。隨著負載電流的增加，太陽能電池產(chǎn)生的大部分電流被從二極管中分出來并進入負載。不管負載電流多大，這個過程對于輸出電壓的影響都很小。