80V降壓-升壓鉛酸和鋰電池充電控制器用于太陽能發(fā)電系統(tǒng)中

在太陽能發(fā)電系統(tǒng)中，大部分費(fèi)用都在面板和電池上。任何具有成本效益的太陽能解決方案都可以最大限度地提高這些組件的容量利用率和使用壽命。例如，高質(zhì)量的充電器可延長電池運(yùn)行時(shí)間，降低容量要求，并延長電池壽命，從而最大限度地降低維護(hù)和更換成本。同樣，使用從太陽能電池板中提取最大可用能量的 DC/DC 控制器可以減小所需電池板的尺寸和成本。

LT8490 是一款用于鉛酸和鋰電池的充電控制器，可由太陽能電池板或直流電壓源供電。它包括用于太陽能電池板的真正最大功率點(diǎn)跟蹤 （MPPT） 和針對各種電池類型的優(yōu)化內(nèi)置電池充電算法，無需開發(fā)固件。80V 輸入和輸出額定值使 LT8490 能夠與包含多達(dá) 96 節(jié)串聯(lián)電池的面板配合使用。功率級采用四個(gè)外部 N 溝道 MOSFET 和一個(gè)采用降壓-升壓配置的單個(gè)電感器。與大多數(shù)充電控制器不同，降壓-升壓配置允許充電器在面板電壓低于、高于或等于電池電壓的情況下高效運(yùn)行。最小面板電壓為6V。

當(dāng)針對電池類型優(yōu)化充電算法時(shí)，電池的使用壽命更長，運(yùn)行時(shí)間更長。同樣，高性能MPPT充電器可在部分陰影條件下跟蹤太陽能電池板的最大功率點(diǎn)，允許使用更小，成本更低的太陽能電池板。創(chuàng)建分立元件充電器解決方案來執(zhí)行所有這些任務(wù)既昂貴又耗時(shí)，通常需要微控制器、高性能開關(guān)穩(wěn)壓器和較長的固件開發(fā)周期。

完整的單IC太陽能電池充電器解決方案

LT8490 是一款 MPPT 電池充電器控制器，具有一長串特性，包括：

集成的MPPT算法（無需固件開發(fā)）大大縮短了上市時(shí)間

集成降壓-升壓控制器允許 Vin高于、低于或等于 V.BAT

支持鉛酸和鋰離子電池

6V–80V V在和 1.3V–80V V.BAT

圖1.簡化的太陽能電池充電器原理圖。

LT8490 可由太陽能電池板或任何直流電壓源供電。對于特定的電池電壓，可以使用多種太陽能電池板類型，因?yàn)殡姵匕咫妷嚎梢缘陀诨蚋哂陔姵仉妷?。LT8490 接受從 6V 到一個(gè)最大 （冷溫度） 開路電壓 80V 的面板輸入;對應(yīng)于 16 到 96 個(gè)串聯(lián)太陽能電池的范圍。

由于功率級是外部的，因此可以針對應(yīng)用進(jìn)行優(yōu)化。充電電流限制（以及使用直流電壓源時(shí)的輸入電流限制）可以根據(jù)需要進(jìn)行配置。

真正的最大功率點(diǎn)跟蹤

當(dāng)采用太陽能電池板工作時(shí)，LT8490 將電池板電壓保持在電池板的最大功率點(diǎn)。即使在部分陰影條件下，當(dāng)出現(xiàn)多個(gè)局部最大功率點(diǎn)（太陽能電池板內(nèi)旁路二極管的影響）時(shí)，LT8490 也能檢測并跟蹤真正的最大值。

圖2顯示了兩種不同照明條件下普通60節(jié)250W面板的P-V曲線。當(dāng)面板完全亮起時(shí)，最大功率點(diǎn) （200W） 發(fā)生在 25V 時(shí)。在部分陰影下（見圖3），25V面板電壓下的可用功率降至50W，新的真實(shí)最大功率點(diǎn)（128W）出現(xiàn)在16V。請注意，原始的25V / 200W功率峰值實(shí)際上移動到局部最大值~32V / 63W。

圖2.60 節(jié) 250W 太陽能電池板的功率曲線，整個(gè)電池板被照亮，小陰影部分覆蓋一個(gè)電池（圖 3）。

圖3.太陽能電池板在右上角陰影。

這種雙重本地最大效應(yīng)是許多控制器中傳統(tǒng)MPPT功能的缺點(diǎn)，因?yàn)樗鼈冊谧優(yōu)?5V / 200W時(shí)遵循最初的32V / 63W峰值。相比之下，LT8490 在 16V/128W 時(shí)找到真正的 MPP，從而從面板產(chǎn)生額外的 65W。它通過定期測量面板的整個(gè)功率曲線并定位工作的真實(shí)最大功率峰值來實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。在這種情況下，提取的電荷功率是其兩倍以上，在其他陰影條件下可能獲得更大的增益。

充電控制功能

充電算法可以根據(jù)每個(gè)應(yīng)用的要求進(jìn)行配置，方法是調(diào)整兩個(gè)配置引腳上的電壓。采用AGM、凝膠和濕電池技術(shù)制造的鉛酸電池需要略有不同的充電電壓才能獲得最佳使用壽命，鋰離子和LiFePO4電池的充電要求與鉛酸電池不同。一些內(nèi)置和可配置的充電控制功能包括：

使用NTC傳感器進(jìn)行充電電壓溫度補(bǔ)償（通常用于鉛酸電池）

電池溫度過高或不足會停止充電電流以保護(hù)電池

電池沒電檢測停止充電，以避免危險(xiǎn)

深度放電電池的可調(diào)涓流充電可降低損壞風(fēng)險(xiǎn)

恒流充電，當(dāng)電池電壓達(dá)到其最終值時(shí)變?yōu)楹銐撼潆?/p>

電池充滿電時(shí)，充電電壓降低到較低的浮動電壓水平

使用直流電壓源運(yùn)行時(shí)，可以設(shè)置充電時(shí)間限制

圖4.完整的太陽能發(fā)電系統(tǒng)，帶鉛酸電池充電/控制。

結(jié)論

LT8490 是一款全功能真 MPPT 充電控制器，可采用太陽能電池板或電壓范圍為 6V 至 80V 的直流電壓源工作，可為 1.3V 至 80V 的鉛酸或鋰電池充電。通過選擇四個(gè) MOSFET 和一個(gè)電感器，可輕松配置功率級，允許充電器在 V 下工作在高于、低于或等于電池電壓。包括所有必要的功能，內(nèi)置電池充電算法和MPPT控制，無需開發(fā)固件。

審核編輯：郭婷