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  • 优化充电器设计以从太阳能板获得最大的功率

  • 作者:admin  来源:原创  日期:2008/11/8 19:54:49
  • 首先了解一下锂电池,锂离子电池标称电压3.7V(3.6V),充电截止电压4.2V(实际上锂电池的截止电压根据电芯材料决定,不同的材料体系截止电压略有区别)。标准的充电过程应该是首先恒流充电,即电流恒定,而电池电压随着充电过程逐步升高,当电池端电压达到4.2V(4.1V),改恒流充电为恒压充电,即电压恒定电流随着充电过程的继续逐步减小,当减小到0.01C时,认为充电终止。(C是以电池标称容量对照电流的一种表示方法,如电池是1000mAh的容量,1C就是充电电流1000mA,0.01C就是10mA。)


    充电曲线

        正常情况下一个完整并且健康合理的充电过程应该如上图所示。这样才能充满锂电池,并且电压控制截止电压,使得电池不会过冲。如果电池过度使用,里面没有储备一点电能,也不能直接充电,需要一个预充过程。一般来说,锂电池在放电时达到了2.5V,就会停止工作,如果再继续放电,就会对电池有比较大的损害,也就是我们平时所说的过放电。所以最好不要将电池放光,一般需要锂电池专用的保护控制芯片保护,才不会过放,电压过低会自动断开,同样也会在设计电压4.2V时停止充电。

       下面简单的说说太阳能电池的特性,以12V 10W太阳能电池为例,在阳光下,开路电压是22V左右,短路电流0.5-0.8A(视太阳的入射角)

        第一组设计充电电源为:7.2V 42AH 聚合物锂电池,充电为12V转8.4V的开关稳压器+7.2V保护板保护,这种设计本身非常完美,但存在一个缺点,在弱光下基本不充电,阴天太阳能电池产生的电流不足开关稳压器本身的消耗。

    优化充电器设计以从太阳能板获得最大的功率

         第二组设计电源为:10.8V 35AH 聚合物锂电池,充电使用的是一块独立3串的锂电保护板,放电单独使用3串的锂电保护板,也许你会问为什么需要这样的组合?下面具体的分析一下思路:如果用一般的12.6V的开关稳压器充电,会像第一组那样存在太阳能电池的利用率太低,而使用锂电池保护板做为充电保护,正是看中锂电保护板0.02V左右低压降,几乎可以忽略不计,太阳能电池产生的电能几乎100%的给锂电池充电,而10.8V锂电池的最高充电电压(12.6V)跟太阳能电池设计电压相符合,如果太阳能电池直接接锂电池时,在夏季几乎连续几个星期的强烈阳光下,锂电池也会有充满电的时候,那么锂电池就存在过充爆炸的可能,10.8V的锂电保护板在电池端电压达到12.6V左右时,会自动的断开充电电源,这样就完成简单的充电保护,此方法最大好处是电路简单、保护有效、充电效率高等优点。

    以上方案已通过连续6个月以上的实际应用。

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