安森美半導體NCP1294太陽能充電控制器及其設計要點

    補償網絡

    要創建一個穩定的電源，誤差放大器周圍的補償網絡必須配合PWM發生器和功率級使用。由于功率級設計的標準是根據應用設置的，補償網絡必須有正確的整體輸出，以確保穩定性。NCP1294是一個電壓模式電壓前饋器件，因此需要一個采用輸入電壓修改斜坡的電壓環路。功率級的輸出電感和電容可形成一個雙極點，環路必須為此進行補償。

    系統開啟和電池電流消耗

    正在創建的系統連接了兩個有限源，將在一天的不同時間為負載供電，如果是在同一時間將不會供電，除了短暫時間。該系統并不完整，沒有安裝電池和太陽能電池板，因此，有利于電池負載和太陽能電池板源存在與否的檢測。例如，如果沒有連接電池，在提供電池電壓時，它不會消耗太陽能電池板的能量。如果連接了太陽能電池板，為了尋找要連接的太陽能電池板，電池將被耗盡。檢查太陽能電池板連接和電池連接的一個簡單解決方案是使用低電流消耗比較器。

    在白天時間系統對電池充電，而在夜間電池放電照亮定義的空間。雖然輸入能量不能保證，但輸出能量可在相當長的時間保持不變。如果一個系統的大小不合適，電池可能因放電而損壞。要防止電池損壞，必須用LED電路抑制操作，防止電池耗盡。

    輸入和輸出電流的平衡

    當構建一個理想的太陽能控制器時，控制器應保護電池或負載，同時從太陽能電池板提取最大的能量。不幸的是，在現實世界中顧客或安裝人員可能會購買一個大型太陽能電池板和一個小電池。如果太陽能控制器是在峰值功率下充電，電池充電速度過快，會縮短電池壽命或可能發生爆炸。控制器應該做的是管理電池需求，根據太陽能電池板提供的峰值功率來平衡充電速度。因此，最大電池充電速率的設定和選擇方案是需要確定如何限制系統的輸出電流。電流的設定是通過NCP1294所提供3.3V基準和電阻分壓器網絡完成的。短接一個或多個轉接口（header）將實現不同的電流限制值。

    反極性保護

    除了正常的太陽能電池板瞬態，還有四種不同的輸入輸出連接可能性。第一種情況，輸入和輸出連接正確，無需保護。第二種情況，輸入電壓反向連接。如果在這種情況下允許電流流過，那么所有輸出二極管都可能損壞。

    不過，在圖5所示B或C的輸入端串聯一個二極管就可以保護所有器件。串聯二極管的一個缺點是，它會連續耗散系統功率。如果反向極性保護二極管放在高電流系統中，損耗可能會很大。實施反極性保護的另一種方法是放置一個二極管，例如，當施加反向電壓時它會使保險絲開路，如圖5 D所示。選擇的保險絲可以是一個用戶可更換或波利熱熔斷器。保險絲可以提供必要的保護，但可能導致不太好的用戶體驗。實現二極管反向極性保護的低損耗方式是使用MOSFET，當施加的電壓極性正確時MOSFET導通，而在電壓極性不正確時關閉。圖5 E所示。