圖1 太陽能電池簡化電路模型

　　電流源iph會(huì)產(chǎn)生一個(gè)和太陽能電池上的光量度成正比的電流。在沒有負(fù)載連接的情況下，幾乎所有產(chǎn)生的電流均流經(jīng)二極管d1，其正向電壓決定了太陽能電池的開路電壓 (voc)。該電壓會(huì)因不同類型太陽能電池的特性而有所差異。但是，對(duì)于大多數(shù)硅電池而言，這一電壓都在0.5～0.6v之間（這也是p-n結(jié)二極管的標(biāo)準(zhǔn)正向電壓）。在實(shí)際太陽能電池應(yīng)用中，并聯(lián)電阻rp的漏電流很小。隨著負(fù)載電流的增加，iph產(chǎn)生的大部分電流從二極管中流出來并進(jìn)入負(fù)載。對(duì)于大多數(shù)負(fù)載電流而言，這個(gè)過程對(duì)于輸出電壓僅有很小的影響。由于二極管的i-v特性會(huì)有輕微的變化，并且由于串聯(lián)電阻rs的原因（其具有連接損耗），電壓會(huì)稍有下降，但輸出電壓卻保持大體恒定。然而，有時(shí)流經(jīng)d1的電流太小，從而導(dǎo)致二極管偏置不夠，并且二極管兩端的電壓會(huì)隨著負(fù)載電流的增加而急劇下降。最后，如果所有產(chǎn)生的電流均只流經(jīng)負(fù)載（而不流經(jīng)二極管），則輸出電壓就會(huì)變?yōu)榱�。這個(gè)電流被稱為太陽能電池的短路電流(isc)。isc和voc都是定義太陽能電池工作性能的主要參數(shù)之一（見圖2）。

圖2 典型的太陽能電池i-v特性

　　在大多數(shù)應(yīng)用中，人們都期望太陽能電池能提供盡可能多的電能。由于輸出功率是輸出電壓和電流的乘積，因此就必須確定電池工作區(qū)域中的哪一部分所產(chǎn)生的功率值最大，這一點(diǎn)被稱為最大功率點(diǎn)(mpp)。當(dāng)輸出電壓為其最大數(shù)值(voc)時(shí)，輸出電流為零，這是一個(gè)極端情況；而當(dāng)輸出電流達(dá)到最大值(isc),但輸出電壓為零時(shí)，則是另一種極端情況。在這兩種情況下vi的乘積均為零，因此肯定都不是mmp點(diǎn)。我們可以很容易證明（或通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行觀察），在任何應(yīng)用中，mpp一般會(huì)出現(xiàn)在太陽能電池輸出特性（見圖3）下半部分的某個(gè)位置。但問題是太陽能電池mpp的確切位置會(huì)因入射光線和環(huán)境溫度不同而變化。所以，設(shè)計(jì)旨在動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)太陽能電池的輸出電流，以達(dá)到太陽能電量生成系統(tǒng)的最大化，使其在實(shí)際應(yīng)用中能夠在mpp點(diǎn)或者其臨近點(diǎn)工作。

圖3 太陽能電池輸出特性

　　實(shí)施這一方案（最大功率點(diǎn)跟蹤器）的方法有很多，但都非常復(fù)雜，尤其是在衛(wèi)星等任務(wù)關(guān)鍵型系統(tǒng)中。然而，在很多小型應(yīng)用中，并不需要極其精確的mpp跟蹤方案，只需要一個(gè)能利用率約90%～95%可用電能的簡單低成本解決方案即可。ti線性充電控制器bqtiny-iii系列的動(dòng)態(tài)電源路徑管理(dppm)功能就可用于諸如簡化mpp跟蹤器的實(shí)施。

圖4 bqtiny-iii線性充電器的dppm工作原理

　　dppm功能的主要原理如圖4所示。暫時(shí)忽略u(píng)sb輸入，電路的工作原理如下：q1對(duì)out引腳的電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，q2根據(jù)一個(gè)典型的cc-cv鋰離子充電曲線對(duì)充電電流進(jìn)行調(diào)節(jié)。如果連接至ac引腳的電源電流不足而無法為系統(tǒng)供電并為電池充電，則vout開始下降。如果vout達(dá)到了預(yù)定義的閾值vdppm，bqtiny-iii則會(huì)自動(dòng)將充電電流降至一個(gè)可保持vdppm時(shí)vout的水平。

圖5 使用太陽能板對(duì)電池進(jìn)行充電

　　該特性可用于圖5所示的應(yīng)用。其中，一個(gè)太陽能板被用于為一個(gè)單體鋰離子電池再充電。該太陽能板由若干電池串組成，每個(gè)電池串包括11個(gè)串聯(lián)硅電池。它的作用類似于電流限制電壓源，電流限制則是由太陽能板的大小以及照射在上面的光量來確定的。

　　從該太陽能板上獲得的最大輸出電壓(voc)通常介于5.5～6v之間。因?yàn)樵撾妷旱陀赽q24030預(yù)定義的6v輸出調(diào)節(jié)電壓，q1被完全開啟(turned hard-on)。rset定義了一個(gè)1a的最大充電電流。

　　如果其超過了太陽能電池的輸出電流（取決于光線強(qiáng)弱），太陽能板的輸出電壓就會(huì)下降，從而降低了bq24030 out引腳的