摘要： 基于太陽能充電器需求的不斷增加，采用LT3652電池充電管理芯片設計了一種多功能太陽能充電器。在詳細介紹LT3652 輸入電壓調節環路及該芯片的其他功能的基礎上，針對設計過程中涉及的元器件選型，PCB布線注意事項作了詳細介紹。同時對如何設計更具有生命力和適應性的充電器產品給出了建議。本方案的太陽能充電器可實現對光伏電池的最大峰值功率跟蹤，使充電效率最大化，同時也減少光伏電池使用量。該太陽能充電器具有很高的浮充電壓精度，可滿足對充電電壓要求嚴苛的充電設備的充電需求。

太陽能作為一種免費的綠色清潔能源，在越來越多的場合中得以應用，如太陽能路燈、太陽能航海浮標以及諸如手機、GPS 導航儀、相機等移動設備的戶外充電。一般采用光伏電池作為光電轉換器件，并將電能存儲在充電電池中供這些設備使用。光伏電池的內部構造決定其效率有限，目前商用單晶硅電池效率為13%~18%;加之其造價較高，因此從光伏電池中抽取最大功率減少其使用量，并實現蓄電設備的高效快速充電成為太陽能充電器的設計目標。采用最大峰值功率跟蹤(MPPT)的方法可實現從光伏電池中抽取最大功率。

1 LT3652 介紹

對于單晶硅光伏電池，其最大功率點發生在每條V-I 曲線的拐點處。盡管不同光照強度下光伏電池的最大峰值功率點不同，但各個最大峰值功率點對應的輸出電壓基本保持不變，如圖1 所示。此電壓稱為最大峰值功率電壓，以VP(MAX)表示。為使光伏電池工作在最大功率輸出點，充電器需將其輸出電壓保持在V P(MAX)附近。本設計采用凌力爾特公司生產的LT3652 作為充電管理芯片。該芯片采用一種特殊的輸入電壓調整環路，當使用太陽能電池板作為輸入電源時，當光伏電池板輸出電壓降低到某一設定值，LT3652 就會自動降低充電電流，使光伏電池板保持在最大峰值功率輸出點。

圖1 單晶硅光伏電池輸出特性曲線

1.1 LT3652 充電管理芯片功能介紹

LT3652 支持多種化學組分的電池，是一種中等功率的單片降壓式充電管理芯片，采用平均電流模式降壓式的拓撲結構。特殊的輸入電壓調節環路可以通過電阻分壓器方便設定最低輸入電壓。

LT3652 可設置最大充電電流高達2 A,其內部恒定頻率為1 MHz 的高頻開關，可提高充電效率。芯片具有從4.95~32 V寬輸入電壓范圍，其浮充電壓V BAT(FLOAT)可由電阻分壓器方便設置，最高可達14.4 V,滿足絕大多數充電電池的充電需求。

精密的門限關斷引腳

支持欠壓鎖定功能。兩個OC 門引腳

,灌電流高達10 mA,可驅動LED 以標識充電器的充電或故障狀態。該芯片還具有電池溫度監視、壞電池檢測以及自動充電功能。

在電池充電期間， 當芯片檢測到電池電壓低于0.7 倍的V BAT(FLOAT)時，充電器自動進入預置充電模式。此模式下，充電器為電池涓流充電， 充電電流為最大充電電流I CHRG(MAX)的15%.當電池電壓升至V BAT(FLOAT)的70%以上時，充電電流自動增大至I CHRG(MAX)。

LT3652 提供兩種充電終止模式供選擇：C/10 模式和TIMER 模式。C/10 表示實際充電電流為最大充電電流的十分之一。在此模式下，當充電電流低于I CHRG(MAX)的十分之一(C/10)時，充電器則停止充電。使用TIMER 模式，充電器則可以以低于C/10 的電流為電池充電。當一個充電周期tEOC結束時，若電池充滿，則充電器停止充電，否則將重啟新的充電周期，直至電池充滿。電池充滿的標識為電池電壓達到V BAT(FLOAT)的97.5%以上。在TIMER 模式下，充電器支持壞電池檢測功能。當充電器停留在預置模式的時間超過tEOC的1/8 時，

引腳電平被拉低。

充電結束后，LT3652 進入低電流待機模式， 在待機模式下，芯片仍可管理電池電壓，當電池電壓下降到V BAT(FLOAT)的97.5%以下時，將自動為電池充電。

1.2 輸入電壓調節環路

LT3652 的輸入電壓調節環路通過電阻分壓器可方便設定最低輸入電壓， 并能根據輸入電壓的大小自動調整充電電流，實現對太陽能電池板的最大峰值功率跟蹤。輸入電壓調節環路對輸入電壓的有特定的調節范圍：V REG(MIN)~V REG(MAX)。調節范圍由VIN和V IN_REG之間的電阻分壓器設置，如圖2(a)所示。

圖2 設置各門限電壓的電阻分壓器

引腳內置的基準電壓范圍為2.67~2.74 V,因此對應輸入電壓的調節范圍為：

如圖3 所示，V IN_REG對R SENSE上的壓降(V SENSE-V BAT)具有控制作用，將圖中V IN_REG控制曲線擬合得：

圖3 V IN_REG對(V SENSE-V BAT)的控制曲線

當V IN_REG引腳電壓在2.67~2.74 V 區間時，光伏電池板輸出電壓在相應的調節范圍內。對于光伏電池板，光照強度的下降或充電電流需求增大，會造成其輸出電壓的下降，使之偏離最大功率輸出點。當光伏電池板輸出電壓下降至調節范圍內某一值VREG時，(V SENSE-V BAT)也將下降。而(V SENSE-V BAT)控制充電電流的大小，因此充電電流將減小。因此光伏電池板輸出電壓將沿伏安特性曲線上升， 直至達到新的峰值功率輸出工作點。也即在調節范圍內，LT3652 通過控制充電電流使光伏電池板保持峰值功率輸出。

當光照很強，光伏電池板輸出功率高于充電電路所需時，V IN_REG引腳電壓將大于2.74 V,(V SENSE-V BAT) 上升到最大值100 mV 并保持不變。光伏電池板的輸出電壓將超出輸入電壓調節環路的調節范圍。此時充電器進入恒流充電模式，充電電流為最大值I CHRG(MAX) 。

當光照強度不足以提供充電所需功率，V IN_REG引腳電壓低于2.67 V 時，充電器將停止充電。