引言

　　不少設(shè)備，如電力系統(tǒng)的輸電線路、輸電桿塔等，都實(shí)行在線監(jiān)控，這樣能有效保證生產(chǎn)的安全。但是，這些設(shè)備都安裝在郊野等地，無法采用市區(qū)電源供電，因此，這類設(shè)備的供電成為了一個亟待解決的難題。而太陽能發(fā)電則是一個比較可行的想法，近幾年來，太陽能電是發(fā)展為迅速的一種綠色能源，作為清潔的可再生能源，太陽能越來越受到人們的重視，可利用太陽能對這些監(jiān)測裝置進(jìn)行供電。

　　本文設(shè)計的基于BQ24200的太陽能供電電源，由光伏電池、鋰電池、鋰電池充電管理單元、超級電容器組成。在陽光充足的情況下，利用太陽能對鋰電池進(jìn)行充電，并輸出穩(wěn)定電壓，向用電裝置供電；當(dāng)陽光不足或陰雨天氣時，利用鋰電池作為后備電源向用電裝置供電。

　　1 BQ24200的主要特點(diǎn)

　　BQ24200是用于限流應(yīng)用的單節(jié)鋰粒子電池充電管理芯片。其對鋰電池進(jìn)行充電，如果電池電壓低于內(nèi)部低電壓閥值時，首先是預(yù)充電階段，采取涓流充電方式對電池進(jìn)行充電，這樣可修復(fù)深度放電的電池；預(yù)充電結(jié)束后，在內(nèi)部限制的電流以下，以電流對電池進(jìn)行充電，直到電池充電到期望的電壓值充電過程結(jié)束。

　　B024200的基本特征和參數(shù)如下：

　　a 特別的設(shè)計使其具有電流限制功能；

　　b 充電時，需要很低的電壓降落，適合于需要低電壓降落的焦炭和石墨電極單節(jié)鋰離子電池充電設(shè)計；

　　c 內(nèi)部集成500 mA功率晶體管；

　　d 內(nèi)部電壓調(diào)整為0.5%；

　　e 電池插入和移除檢測；

　　f 具有預(yù)充電功能；

　　g 輸入電壓低時自動進(jìn)入睡眠模式；

　　h 具有充電狀態(tài)指示或用于主機(jī)狀態(tài)檢測接口指示；

　　i 帶有溫度監(jiān)測功能。

　　2 BQ24200的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳功能

　　BQ24200的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示。

　　引腳功能：

　　IN：連接到內(nèi)部P溝道功率晶體管源極。

　　OUT：連接到內(nèi)部P溝道功率晶體管漏極。

　　BAT（Battery voltage sense）：電池電壓傳感器輸入，連接到電池的正極。

　　TS（Temperature sense input）：外部電池溫度監(jiān)測回路輸入。

　　STAT（Charge status output）：不同充電狀態(tài)指示。

　　VCC（Supply voltage input）：電源輸入。

　　3 電源的總體設(shè)計

　　本系統(tǒng)用太陽能電池將太陽能轉(zhuǎn)換成直流電后，經(jīng)充電電路存儲到蓄電池，再經(jīng)過放電電路，按不同的供電要求供給不同的直流負(fù)載。

　　電源的總體設(shè)計包括：太陽能電池供電電路、鋰電池、鋰電池充電管理單元、超級電容器。其電路如圖2所示。

　　3.1 太陽能電池板及鋰電池

　　太陽能電池板在使用中往往考慮到功率的選取和電壓的選取。BQ24200的工作電壓為：門檻電壓214 V，工作電壓是16.5 V。太陽能電池板的輸出電壓一定要滿足B024200的工作電壓范圍，以免對其造成損壞。根據(jù)需要，可選取額定輸出電壓為9 V，開路電壓為10.8 V的太陽能電池板進(jìn)行供電。太陽能電池輸出功率Wp是標(biāo)準(zhǔn)太陽光照條件下，即：歐洲委員會定義的101標(biāo)準(zhǔn)，輻射強(qiáng)度1 000 W/m2，大氣質(zhì)量AM1.5，電池溫度25℃條件下，太陽能電池的輸出功率。由于不同地區(qū)的日照時問和太陽照射角度不同，需要根據(jù)應(yīng)用的區(qū)域選取合適的容量。

　　蓄電池容量的選擇一般要遵循以下原則：首先在能夠滿足夜晚裝置工作的前提下，把白天太陽能電池組件的能量盡量存儲下來，同時還要能夠存儲滿足連續(xù)陰雨天用電裝置連續(xù)工作的電能。蓄電池容量過小不能夠滿足裝置連續(xù)工作的需要；蓄電池容量過大，一方面蓄電池始終處在虧電狀態(tài)，影響蓄電池壽命，同時造成浪費(fèi)。

　　3.2 溫度限制

　　通過監(jiān)測引腳TS對地的電壓，實(shí)現(xiàn)對電池溫度的實(shí)時監(jiān)測。TS引腳的電壓由熱敏電阻RT1、RT2和Vcc來產(chǎn)生；根據(jù)TS引腳電平的高低，對電池的充電進(jìn)行高低溫保護(hù)。TS引腳上的電平在其內(nèi)部電壓VTS1和VTS2之間時，BQ24200對電池充電，否則，充電停止。

　　熱敏電阻的選取方法如下：

　　對于負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻：

　　對于正溫度系數(shù)的熱敏電阻：

　　其中：RTc是熱敏電阻低溫時的電阻值；RTH是熱敏電阻高溫時的電阻值。

　　4 結(jié)語

　　本文設(shè)計的太陽能供電電源，采用了鋰電池充電管理芯片BQ24200，主要介紹了其特性和內(nèi)部結(jié)構(gòu)等?；贐Q24200的太陽能供電電源，適用于在野外工作的有源電子設(shè)備。此款設(shè)計的太陽能供電電源，已成功運(yùn)用于某些在線監(jiān)測系統(tǒng)，供電穩(wěn)性可靠。