本文我们来分析MAX20361的MPPT的原理,以及太阳能板的特性。
KXOB25主要参数如下
电压-电流关系 蓝色
电压-功率关系 红色
一段范围内电压变大,电流不变,所以功率增加
再继续增大电压则电流急剧下降,功率降低。
所以要找到最大功率点对应的工作电压,一般为开路电压的0.78左右。
560/690=0.81
当然不同照度等环境,下述曲线会变,但是形状偏移不大。
因为环境是动态的,所以要动态地找到最大功率点工作电压。
短路电流和温度关系:温度高,短路电流大
开路电压和温度关系: 温度高开路电压低
照度和开路电压关系:照度大开路电压大,对应一条曲线
外量子效率:400~1000nM波长范围效率最高
不同照度下功率
输入功率范围
15μW to over 300mW
输入电压范围
最小冷启动电压225mV,最大2.5V
使用分数VOC方法的最大功率点跟踪(MPPT)技术
通过I2C接口可编程的分数VOC调节点,通过寄存器6配置
根据前面的太阳能板的电压-电流,电压-功率曲线
实际就是要找最大功率对应的电压
我们的依据是根据曲线该电压点是开启电压的0.78左右,
我们上述典型值就是560/690=0.81
但是环境变了开路电压会变,而这个0.81的系数变化不大,
所以我们只需要固定一个系数,并且不断测量开路电压,就可以知道对应的最大电压工作点,
虽然这个点不是所有环境最精准的,但是也差不太多,这种方式比较简单。
所以只需要做两件事,用户配置这个系数到寄存器6,硬件自动测量开路电压,然后根据计算出来的电压作为目标工作电压Vsrc(通过PWM实现,当然需要反馈需要测量Vsrc)。
在正常运行期间,MAX20361会自动测量开路电压并计算最佳SRC电压,以从太阳能电池传输最大功率。每个Tper[1:0](0x07)(默认情况下为64 x Tmeas,Tmeas=50ms,每3.2s一次),或者当I2C请求时,内部升压将暂停Tmeas[5:4](0x07]),并使用内部8位ADC测量SRC电压。
SRC调节点是通过将SRC处的测量电压乘以Frac[4:0](0x06)字段来计算的。通电时,MAX20361将SRC电压调节到由Frac[4:0]值和VOC[7:0]默认值确定的水平。(例如,如果Frac[4:0]设置为80%,VOC[7:0]的默认值为29位小数,则SRC调节电压通常为230mV,即290mV的80%),直到执行第一次VOC测量或对VOC[7.0]寄存器进行I2C写入。
为了调整SRC测量时间,如果设置了ATmeas[3](0x07)位,MAX20361将根据上次测量的“采集计数”(HarvCntH/L寄存器)调制测量时间,如下表所示。
当ATper[2](0x07)位被设置时,MAX20361会自动调整测量周期。上电复位后,设备忽略采集计数的第一个结果,并将第二个结果存储在HarvCntH和HarvCntL寄存器中。
如果任何未来的收获计数大于或小于现有存储的收获计数2倍,则Tper定时器将重置,并立即强制进行新的VOC测量。
可以通过FrcMeas[7](0x07)位请求VOC测量。测量在Tmeas内开始,结果存储在VOCMeas(0x09)寄存器中,VOCordy[3](0x01)位设置相应的中断。
如下图所示
初始时VOCxFrac默认值为230mV,以此为目标BOOST
进行PWM开关进行调整,用户可以修改Frac,
硬件更新测量VOC得到新的VOCxFrac的目标电压,此时按照新的目标电压BOOST调整(PWM输出,加测量Vsrc反馈最终跟踪目标值),
可以看到PWM频率是不固定的。
实测VCC波形如下
以上分享了太阳能板的特性,以及MAX20361的MPPT的原理,为后面调试测试MAX20361打下基础。