高能效太陽能充電控制器設計實例
具有鋰離子電池組充電所需的全部功能。在不需充電控制器要任何散熱的條件下，恆定充電電流可達4A，充電電壓非常穩定，電池兩端最大電壓誤差只有±0。75％。該充電器可以選用廉價的公差為1％的普通電阻設定充電電壓，並且可以選用廉價的N溝道MOSFET作開關控制器件。
bq24700是專為筆記本電腦電池組設計的充電控制芯片。該芯片特有的動態充電管理功能，在最短時間內完成充電。充電器的主電路為降壓變換器。P發電機WM控制器的固定頻率為300kHz，充電電流精度為±4%，充電電壓精度為±0。4%，特別適合鋰離子電池組充電。對鋰離子電池組充電時，用內部1。25V±0。5%基准電壓設置充電電壓，對其他電池組充電時，用外部基准電壓來設置充電電壓。該器件可實時檢測電水力發電機池組狀態，並自動選擇交流適配器供電或電池組供電。電池組供電時，bq24700檢測電池組電量，並在電量不足時發出報警信號。
從再生能源（如光電池面板或風力發電機）接收能量的系統一般會將能量保存在可充電電池中，再提供給負載。通常情況下，兩個過程是同時發生的。對電池剩余電量的周期性評估可以保證延長電池的性能和壽命，同時控制電池供給負載的電流。電池的剩余電量包括前次計算的充電量，加上新增電量，或者減去消耗的電量。根據 Coulomb定律，可以用下式計算出累積充電量：
為了簡化微控制器的硬件，降低算術運算所需內存數量，可以將1小時劃分為128個測量周期，並用寄存器移位方法完成公式中所需的分割。可以從32個電流采樣取平均值作為每次充電測量值，采樣值經微處理器內部ADC轉換。一個ADC的輸入通道用於轉換充電電流，另一個ADC用於轉換放電電流。因此，剩余電池充電量的公式就簡化為 QREM=QPREV±QACC，其中QREM 是剩余風力發電機電池充電量，QPREV是前次計算的充電量，加號表明是淨充電，而減號則表明是淨放電。
因此，對1A充電或放電電流和最大ADC輸入為5V時，可以選擇0。5Ω的R1，增益為10或100。一旦計算出了電池的充電能力，就可以通過單線接口SIP、I2C、CAN（控制器局域網絡）或其它工業標准方法，將數據發送給主控處理器或其它目標（參考文獻1）。為使電池壽命最長，可以用微處理器的輸出來控制外部負載吸入的電流。
制造商一般交付充滿電的鉛酸電池，這是為了防止出現硫酸鉛沉澱問題，本設計假定一塊電池開始時處於滿充電狀態。如要將此電路用於鉛酸電池以外的其它化學性質電池，必須修改電池最大可充能量值，該值保存在一個專用的硬件寄存器內。
眾所周知，太陽能電池板有一個IV 曲線，它表示該太陽能電池板的輸出性能，分別代表著電流電壓數值。兩條線的交叉點表示的電壓電流就是這塊太陽能電池板的功率。不利的是，IV曲線會隨輻照度、溫度和使用年限而變化。輻照度是給定表面輻射事件的密度，一般以每平方釐米或每平方米的瓦特數表示。如果太陽能電池板沒有機械式陽光追蹤能力，一年中輻照度會隨著太陽的移動變化約±23度。此外，每天從地平線到地平線太陽移動的輻照度變化，可導致輸出功率在一整天的變化。為此，安森美半導體開發了一款太陽能發電太陽能電池控制器NCP1294，用來實現太陽能電池板的最大峰值功率點跟蹤（MPPT），以最高能效為蓄電池充電。本文將介紹該器件的一些主要功能和應用時需要注意的問題。
NCP1294 是一款固定頻率電壓模式 PWM 前饋控制器，包含電壓模式運作所需的所有基本功能。作為支持降壓、升壓、降壓-升壓及反激等不同拓撲結構的充電控制器，NCP1294 針對高頻初級端控制操作進行了優化，具有逐脈衝限流及雙向同步功能，支持功率最高達 140 W 的太陽能板。這款器件提供的 MPPT功能能夠定位最大功率點，並實時根據環境條件來調節，使控制器保持接近最大功率點，從而從太陽能板析取最大的電量，提供最佳的能效。
設計工作包括根據功率需求的增加隔離拓撲結構。電池充電狀態的管理是由適當的充電算法完成的。太陽能電池板安裝技師可以選擇輸出電壓和電池充電速率。由於控制器要連接到太陽能電池板，它必須具有最大功率點跟蹤，為最終客戶提供高價值。控制器有兩個正使能(Enable)電路，一個電路檢測黑夜時間，另一個檢測電池的充電狀態，使外部電路不會使電池對損壞點放電。由於控制器將由不同程度經驗的現場技術人員和新手安裝，因此重要的是輸入和輸出必須有反向極性保護。另外，控制器和電池可能安裝在過熱或過冷的位置，控制器必須采用電池充電溫度補償。設計還應包括安全功能，如電池過壓檢測和太陽能電池板欠壓檢測。
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