嗨,欢迎来到兆亿微波官方商城!
服务热线: 010-82888379  13718660290
购物车图片 购物车 ( )
全部商品分类

基于锂离子电池充电器IC的最大功率点追踪系统

2021/8/31 15:53:09
浏览次数: 26
基于锂离子电池充电器IC的最大功率点追踪系统
图1: 室外监控摄像头和室外照明系统中的太阳能板应用
 
系统综述
 
本参考设计基于MPS的MP2731 IC并配合MC96F1206控制器(低成本8051 MCU)开发,适用于中小型太阳能充电解决方案。与传统MPPT系统不同,该系统集成了VIN连接开关、ADC和电压/电流采样电路,因而显著降低了系统成本。系统设计采用扰动观察(P&O)最大功率点追踪算法,可以实现98%或更高的追踪精度。
 
图2显示了该参考设计的系统功能框图。其主要模块包括MP2731 、MC96F1206 MCU、电池和系统负载。
 
基于锂离子电池充电器IC的最大功率点追踪系统
图2: MPPT系统功能框图
 
MP2731的功能特性包括:在9V输入的5W系统中效率高达93%;MPPT精度达到98%;核心电路面积小至25mmx25mm;具有内置强大充电保护功能(包括JEITA和可调安全定时器)的全集成电源开关;具有I2C 接口,用于灵活的系统参数设置和状态报告(请参见图3)。
 
基于锂离子电池充电器IC的最大功率点追踪系统
图3: MPPT控制系统PCB
 
系统设计
 
MPPT原理
 
太阳能板的输出功率取决于几个因素:辐照度、太阳能板的工作电压和电流、负载。通常,系统都存在一个最大功率点,在这一点上太阳能板向系统输出最佳功率(请参见图4)。使用最大功率点追踪技术(例如P&O或增量电导法)可在变化的辐照条件下主动保持太阳能板在MPPT模式下运行。
 
 
基于锂离子电池充电器IC的最大功率点追踪系统
图4: 太阳能板的P-V 和I-V曲线
 
在基于功率的P&O MPPT算法中,PV面板的功率-电压导数(dP / dV)被用作追踪参数。通过公式(1)可以计算何时达到最大功率点:
 
基于锂离子电池充电器IC的最大功率点追踪系统
 
硬件实现
 
DC / DC变换器通常被用来确保系统内部的MPP优化。高度集成的开关充电器(在此参考设计中为MPS的MP2731)连接在PV面板和电池负载之间。
 
基于锂离子电池充电器IC的最大功率点追踪系统
图5: MP2731功能模块
 
当面板处于低辐照度时,反向阻断FET Q1用于阻断从电池负载到PV面板的路径。IC的输入电压/电流和输出电压/电流通过一个8位ADC采样。IC支持I2C通信,能够将数字化的电流和电压信息轻松传递给外部MCU。
 
软件实现
 
P&O MPPT算法通过ABOV半导体公司的20引脚8位MC96F1206 MCU实现。需激活MCU的I2C外设,以实现与MP2731之间的通信。
 
基于锂离子电池充电器IC的最大功率点追踪系统
图6: 系统级软件流程图
 
注意:在更新 IOFFSET, 之前,请关闭连接在MP2731 SYS引脚上的其他设备,以确保IOFFSET的正确校准。 图6显示了系统级软件流程图。当VIN降至欠压保护阈值之下时,MCU进入睡眠模式;当VIN恢复时,将发送中断(INT)信号以唤醒MCU。然后,MCU读取MP2731
 
基于锂离子电池充电器IC的最大功率点追踪系统
表1: 操作寄存器
 
将输入电流限制设置为最大值,面板电压将仅由输入电压限制环路控制。调整输入电压限制环路参考电压,就可以调整PV面板电压。MP2731初始化完成后,会读取ADC初始值,然后启用充电功能。
 
检查VIN_STAT是否等于1。如果不等于1,则将VIN_REG增加一个单位,然后返回到VIN_STAT的先前值。如果VIN_REG达到最大限制,VIN_STAT仍不等于1,则充电电流逐渐减小,并返回到VIN_STAT设置的先前值。
 
当VIN_REG设置达到限值时,ICC设置为最小值。如果VIN_STAT仍不等于1,则MCU进入睡眠模式,MP2731的充电功能被禁用,直到INT中断功能将MCU唤醒为止。
 
部分遮蔽时追踪本地MPP
 
如果PV面板被部分遮蔽,而且可以使用常规P&O MPPT算法追踪本地MPP,则每次输入电压标志发生变化时,MCU都会启动一次扫描。MCU在面板开路电压(VOC)的50%到80%之间,以100mV的步长调节MP2731的输入稳压参考电压,以找到最佳功率点。
 
初始扫描之后,PV面板被设置为在最大功率点运行。为了在变化的负载和辐照条件下继续追踪最佳功率点,P&O算法每256ms在MCU上运行一次(请参见图7)。
 
基于锂离子电池充电器IC的最大功率点追踪系统
图7: P&O MPPT算法
 
实验结果
 
图8显示了具有(8V,500mA)MPP的PV面板的MPPT过程。t0之前为空载,PV面板在开路电压下输出12V。MP2731 IC和MCU上电之后,PV面板将以MCU预设的6V输入电压运行。从t0到t2,MCU扫描最大功率点。
 
在t1处找到最大功率点,但扫描算法继续扫描输入电压,直到功率降至t2处记录的峰值功率的85%。 t2之后,MCU将面板电压设置为扫描出的峰值电源电压,然后激活实时P&O算法。
 
图9显示了锂离子电池的完整充电行为。从t0到t1,系统加电并扫描MPP。从t1到t2,随着电池充电电流从恒定电流变为较低值,电池经历了恒流(CC)和恒压(CV)阶段。当电池接近满电时,PV面板的电压将再次开始上升到面板的开路电压。存在轻载条件是因为充满电后电池消耗的负载电流较低。 
 
基于锂离子电池充电器IC的最大功率点追踪系统
图8:PV面板从上电到稳态的MPPT过程
 
基于锂离子电池充电器IC的最大功率点追踪系统
图9: 充电周期内的MPPT行为
 
基于MP2731的MPPT系统具有低电阻和集成MOSFET,可在各种条件下实现高效率(见图10)。
 
基于锂离子电池充电器IC的最大功率点追踪系统
图10: PV面板效率数据(5V, 9V, 12V)
 
基于锂离子电池充电器IC的最大功率点追踪系统
(PV面板电压约为5V) 
 
基于锂离子电池充电器IC的最大功率点追踪系统
(PV面板电压约为8V)
图11: 部分遮蔽时的追踪性能
 
图11显示了部分遮蔽时PV面板的追踪性能。当t0发生部分遮蔽时,PV面板的电压和电流会降低。在t1部分遮蔽消失,MPPT会将PV面板电压调整回MPP级别。
 
基于锂离子电池充电器IC的最大功率点追踪系统
(PV面板电压约为5V)
 
基于锂离子电池充电器IC的最大功率点追踪系统
(PV面板电压约为8V)
图12: 自然光环境下的追踪性能
 
图12显示了室外自然光下PV面板的追踪性能。太阳辐照度的上下波动会影响PV面板的输出电流。但是,MPP面板电压通常不受辐照度(在此示例中约为8V)的影响。图12显示出有效的MPPT算法能够在不断变化的辐照条件下将MPP保持在8V。
 
结论
 
通过消除BOM中的分立式电压和电流采样电路,MP2731锂离子电池充电器IC有效降低了室外物联网系统的成本。其高度集成的低导通电阻可以实现具有紧凑PCB面积的高效系统。未来的产品开发计划将需要适应更高功率、更高电压的应用,需要进一步降低系统静态功耗并为多面板系统开发解决方案。
 
来源:MPS


在线留言询价
推荐阅读
  • 点击次数: 3
    2026-11-04
    AD8319是一款解调对数放大器,它能将RF输入信号精确地转换为相应的dB标度输出。它在级联放大器链上采用渐进压缩技术,每一级均配有检波器单元。该器件有测量和控制器两种工作模式。对于1 MHz至8 GHz信号,它能保持精确的对数一致性,并能在最高10 GHz下工作。输入动态范围为40 dB(典型值,电阻:50 Ω),误差小于±1 dB。AD8319具有8 ns/10 ns响应时间(下降时间/上升时间),实现超过50 MHz脉冲速率的RF突发检测。在环境温度条件下,该器件具有极佳的对数截距稳定性。需在3.0 V至5.5 V电源供电下工作。典型功耗为22 mA,当器件禁用时,功耗降至200 μA。AD8319可配置为向功率放大器提供控制电压或从VOUT引脚提供测量输出。因为输出可以用于控制器应用,所以宽带噪声问题得到了特别处理,可降至较小。在这种模式下,设定点控制电压作用于VSET引脚。RF放大器的反馈环路通过VOUT闭合,其输出将放大器的输出调节至对应于VSET的幅度。AD8319在VOUT引脚端提供0 V至(VPOS − 0.1 V)输出能力,适合控制器应用。作为一款测量器件,VOUT外部连接到VSET以产生输出电压VOUT,该电压为RF输入信号幅度的较小线性dB函数。对数斜率为-22 mV/dB,由VSET接口确定。截距为15 dBm(电阻:50 Ω,CW输入),采用INHI输入。这些参数非常稳定,不随电源电压和温度波动而变化。AD8319采用SiGe双极性IC工艺制造,并采用2 mm × 3 mm、8引脚LFCSP_VD封装,工作温度范围为−40℃至+85℃。特性• 宽带宽:1 MHz至10 GHz• 高精度:±1.0 dB(温度范围内)• 动态范围:>40 dB (8 GHz)• 温度稳定性:±0.5 dB• 低噪...
  • 点击次数: 3
    2026-11-04
    TPS62840 是一款高效降压转换器,具有典型值为 60nA 的超低工作静态电流。此器件具有特殊电路,可在 100% 模式下实现仅 120nA 的 IQ,因此可在放电末期进一步延长电池寿命。此器件采用 DCS-Control 技术,可以为无线电提供干净的电源,工作时具有 1.8MHz 的典型开关频率。在省电模式下,此器件可将轻负载效率向下扩展至 1µA 负载电流及以下。可以将一个电阻器连接到 VSET 引脚以选择 16 种预定义的输出电压,因此这款器件可以灵活地用于各种 应用 并最大限度地减少了外部组件的数量。该器件的 STOP 引脚可立即消除所有的开关噪声,从而在测试和测量系统中执行无噪声测量。TPS62840 提供了高达 750mA 的输出电流。此器件的输入电压为 1.8V 至 6.5V,支持多种电源,例如 2 节至 4 节碱性电池或 1 节至 2 节锂二氧化锰 (Li-MnO2) 或 1 节锂离子/锂亚硫酰氯 (Li-SOCl2) 电池。特性• 60nA 工作静态电流• 100% 占空比模式下,IQ 为 120nA• 输入电压范围 VIN:1.8V 至 6.5V• 高达 750mA 的输出电流• 射频友好型 DCS-Control™• 1µA IOUT(3.6VIN 至 1.8VOUT)时的效率为 80%• 通过 VSET 引脚提供 16 种可选输出电压• 自动转换 PFM/PWM 或强制 PWM 模式• 可选的强制 PWM 和 STOP 模式• 输出放电功能• 25nA 关断电流• SON-8、WCSP-6 和热增强型 HVSSOP-8
  • 点击次数: 3
    2026-11-04
    LTM8033 是一款电磁兼容 (EMC) 36V、3A DC/DC μModule® 降压型转换器,专为满足 EN55022 标准的辐射发射要求而设计。传导发射要求可以通过增设标准的滤波器元件来满足。封装中内置了开关控制器、电源开关、电感器、滤波器以及所有的支持元件。LTM8033 可以在 3.6V 至 36V 的输入电压范围内运作,支持 0.8V 至 24V 的输出电压范围和一个 200kHz 至 2.4MHz 的开关频率范围 (均由单个电阻器来设定)。仅需采用大容量的输入和输出滤波电容器便可实现完整的设计。LTM8033 采用紧凑(11.25mm x 15mm x 4.32mm) 的模压焊盘网格阵列 (LGA) 和球式网格阵列 (BGA) 封装,适合采用标准的表面贴装设备来进行自动化装配。LTM8033 具有符合 SnPb (BGA) 或 RoHS 标准的引脚涂层。特性• 完整的降压型开关模式电源• 宽输入电压范围:3.6V 至 36V• 3A 输出电流• 0.8V 至 24V 输出电压• 符合 EN55022 Class B 标准• 可对多个 LTM8033 稳压器进行均流以提供超过 3A 的输出• 可选的开关频率:200kHz 至 2.4MHz• 电流模式控制• 符合 SnPb 或 RoHS 标准的涂层 • 可编程软起动• 紧凑的表面贴装型 LGA (11.25mm x 15mm x 4.32mm) 和 BGA (11.25mm x 15mm x 4.92mm) 封装应用汽车电池法规便携式产品电源分布式供应监管工业用品壁式变压器调节
  • 点击次数: 4
    2026-11-03
    LT4356-3 浪涌抑制器可保护负载不受高电压瞬态的影响。它可在过压事件(例如汽车负载突降)期间通过控制外部 N 通道 MOSFET 来调节输出。输出将被限制为安全值,从而允许负载继续正常运行。LT4356-3 还可监控 VCC 和 SNS 引脚之间的电压降,以防止发生过流故障。内部放大器可将电流检测电压限制为 50mV。在任一故障条件下,将会根据 MOSFET 应力按比例反向启动计时器。如果计时器终止,FLT 引脚将会拉低以警告即将关断。如果该状况持续存在,则会关闭 MOSFET,直到 SHDN 引脚暂时拉低。该辅助放大器可用作电压检测比较器或用于驱动外部 PNP 调整管的线性稳压器控制器。特性• 可阻止高电压浪涌• 可调输出钳位电压• 过流保护• 宽工作范围:4V 至 80V• 反向输入保护高达 –60V• 7µA 低关断电流• 可调闩锁故障计时器应用汽车/航空电子浪涌保护热插拔/实时插入电池供电系统的高压侧开关
  • 点击次数: 6
    2026-10-30
    MAX74840 是一款单电源、轨到轨输出 (RRO)、结型场效应晶体管 (JFET) 输入运算放大器 (运放)。输入电压范围包括负电源电压,输出电压摆幅可达轨到轨。这样,用户就可以在低电压、单电源应用中最大限度地提高动态输入范围,而无需单独的负电压电源进行接地检测。输入 EMI 滤波器可提高信号在面对邻近开关噪声源时的鲁棒性。带宽和转换速率方面的速度随着强大的输出驱动而提高,从而改善了建立时间性能,并使这些器件能够驱动现代单端逐次逼近寄存器 (SAR) 模数转换器 (ADC) 的输入。MAX74840 的额定工作温度范围为 -40°C 至 +125°C,工作电压为 5V 至 30V,额定电压为 ±15V。MAX74840 采用 8 引脚 MSOP 封装。特性宽增益带宽乘积:典型值 8MHz高压摆率23V/μs 典型值(低到高)-18V/μs 典型值(高到低)低输入偏置电流:TA = 25°C 时为最大值 ±15pA低失调电压:TA = 25°C 时为最大值 ±10mV低失调电压漂移:典型值±4μV/°C输入电压范围包括引脚 V-轨到轨输出电磁干扰抑制比(EMIRR)在 f = 1000MHz 和 f = 2400MHz 时,典型值为 90dB。应用高输出阻抗传感器接口光电二极管传感器接口跨阻放大器ADC 驱动器精密滤波器和信号调理
热门分类
关于我们

───  公众号二维码  ───

兆亿微波商城微信公众号

兆亿微波商城www.rfz1.com是一个家一站式电子元器件采购平台,致力于为广大客户提供高质量、高性能的电子元器件产品。产品覆盖功放器件、射频开关、滤波器、混频器、功分器、耦合器、衰减器、电源芯片、电路板及射频电缆等多个领域,平台主营业务涵盖电子元器件现货销售、BOM配单及提供产品配套资料等,为客户提供一站式供应链采购服务。 

  • 品质 • 正品行货 购物无忧
  • 低价 • 普惠实价 帮您省钱
  • 速达 • 专业配送 按时按需
Copyright ©2020 - 2021 兆亿微波科技有限公司
X
1

QQ设置

    1
3

SKYPE 设置

4

阿里旺旺设置

5

电话号码管理

电话 电话 电话
010-82888379
    1
6

二维码管理

    1
返回顶部
展开