无线传感器网络节点太阳能供电系统设计
2．2太阳能板的选取
选取太阳能电池板时主要考虑太阳能板的最大输出电压和输出电流。一般给锂电池充电的电压要大于4．2 V，太阳能板的输出电流决定了充电时间。常用的太阳能板主要有单晶和多晶电池板两种，单晶板和多晶板的区别在于最高效率的单晶电池片比最高效率的多晶电池片效率高约1％。由于单晶的有刀角而并非完整的正方角，在使用中远远低于多晶，而且市场数量明显少于多晶。同功率的单晶电池板价格要比同功率的多晶板高些。
本文采用的是输出电压为5．5 V，输出电流为140～150 mA的单晶太阳能电池板，尺寸为95 mm×95 mm；主要是考虑到野外安装时，如果太阳能电池板的体积太大不容易安装。
2．3 充电管理电路设计
充电管理电路连接着太阳能电池板和锂电池，主要功能是将收集到的能量有效地存储在锂电池中，同时提供对锂电池充电过程中的过压、过流保护，防止因过充对锂电池造成的损害。上海如韵电子有限公司的CN3063芯片可以用于太阳能电池供电的单节锂电池充电管理芯片。该芯片内部的8位模拟一数字转换电路，能够根据输入电压源的电流输出能力自动调整充电电流，用户不需要考虑最坏情况，可最大限度地利用输入电压源的电流输出能力，非常适用于太阳能电池等电流输出能力有限的靠电压源供电的锂电池充电的应用。
充电控制电路如图2所示。本文引用地址：//m.amcfsurvey.com/article/160604.htm
当太阳能电池板输入电压大于低电压检测阈值和锂电池端电压时，CN3063开始对锂电池进行充电，
引脚输出低电平时红色LED亮，表示充电正在进行；当充满电后，
引脚输出低电平时绿色LED亮，表示充电完毕。
最大充电电流由ISET引脚的外接电阻决定，考虑到系统扩展需要，在本设计中，外接电阻R1取值为3．6 kΩ，则充电电流为：
这里需要注意一点，虽然最大充电电流设为500 mA，但是当使用单片太阳能板时，最大输出电流为150 mA，此时CN3063芯片会自动调整最大允许充电电流为150 mA，这就是“输入限流模式”。在此模式下用户只需要关注系统最大充电电流即可，所以该芯片非常适合利用太阳能电池等电流输出能力有限的电压源对锂电池进行充电的应用。这里设计的最大充电电流为500 mA，主要是考虑到系统升级需要，比如某些场合下可以使用两块太阳能板并联，则最大充电电流可以达到300 mA，此时系统硬件不需要改动。
锂电池充电过程示意图如图3所示。
锂电池充电过程分析。当FB端检测到锂电池端电压低于3 V时，进行预充电，此时充电电流为最大充电电流的10％；当FB端检测到锂电池端电压大于3 V时，调整为恒流充电模式，同时自动检测锂电池端电压。当锂电池端电压达到4．2 V时，自动调整充电模式为恒压充电模式，此时用小电流对锂电池充电，主要是为了防止“虚充”，当充电电流减小到充电结束阈值时，充电周期结束。
从整个充电过程分析可以看到，CN3063芯片可以自动检测充电电压，进而实现自动调节充电模式，使得充电效率较高。因此，使用该芯片设计锂电池充电电路较为简单，利于推广应用。
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