太陽能光伏電能的完整單芯片解決方案

作為一個經驗法則，最大功率點控制電壓應該約為光伏電池開路電壓的75%～80%。讓電池跟蹤這樣的電壓，所產生的電池輸出電流為短路電流的75%～80%。

在室外照明情況下給鋰離子電池充電

使用光伏電源的應用面臨的挑戰之一是，在黑暗和光照量較低的情況下，輸入功率不足。就大多數應用而言，這種挑戰使得有必要使用能量存儲組件，例如足夠大的超級電容器或可再充電電池，以在最長預期黑暗時間內也能正常供電。

利用圖6所示的LTC3105電路和一個2英寸×1英寸的多晶光伏電池給鋰離子電池充電，所測得的充電電流曲線如圖7所示。圖7中上面的曲線顯示，在天氣晴朗、陽光充足的典型情況下的充電電流;下面的曲線則顯示，在陰云密布時觀察到的充電電流。即使在這類光照量很低的情況下，在整個白天也能保持250μA或更大一些的充電電流，這相當于給電池提供了總共 6mAh 的充電。

選擇合適的能量存儲器件

就儲存收集的能量而言，有很多可選方案，包括種類繁多的可再充電電池技術和高能量密度電容器。沒有一種技術能適用于所有應用。為應用選擇存儲組件時，要考慮很多因素，包括自放電速率、最大充電和放電電流、電壓靈敏度和周期壽命。

在光伏應用中，自放電速率尤其重要。在大多數光伏電源應用中，可用充電電流都很有限，高的自放電速率可能消耗大部分來自光伏電源的可用能量。有些能量存儲組件 (例如大型超級電容器)自放電電流也許超過100μA，這又可能顯著削減白天充電周期積累的凈電荷。

另一個關鍵考慮因素是能量存儲器件的充電速率。例如，最大充電電流為300μA的鋰離子幣形電池需要在電池和 LTC3105輸出之間有一個大的電阻器，以防止過流情況。這可能限制能收集的能量，從而削減可用于應用的能量。

在很多情況下，充電速率與另一個重要因素“周期壽命”成正比。存儲組件的周期壽命決定該組件不用維護可以在現場工作多長時間。一般而言，更快的充電和放電會縮短組件的工作壽命。超級電容器擁有非常長的周期壽命，而用相對較高的電流(電荷》1C)給電池充電會縮短壽命。除了充電和放電速率，每個充電/放電周期的深度也可能影響電池壽命，周期越深，壽命越短。某些類型的電池，尤其是鋰離子電池和薄膜電池，最高和最低電壓都必須仔細控制。在LTC3105應用中，最高充電電壓得到了良好控制，因為當輸出進入穩定狀態后，轉換器終止充電。為了防止過充電，LTC3105可與LTC4071并聯電池充電器一起使用，如圖8所示。

結論

LTC3105是一款完整的單芯片解決方案，適用于從低成本、單節光伏電池收集能量。其集成的最大功率點控制和低壓啟動功能允許直接用單節光伏電池工作，并確保最佳能量抽取。LTC3105可用來直接給電路供電，或給能量存儲器件充電，以允許在黑暗或光照很少時工作。LTC3105使其有可能實現自主遠程傳感器節點、數據收集系統，以及其他要求不依賴電網和最低限度維護的應用。