图5:反极性的输入端连接
在第三种情况下,输出是反极性连接,输入是正确连接,功率元件可能会损坏。由于源假定为铅酸电池,保护至关重要,因为损坏的元件可能消耗大量的能量。图5 B显示了防止反向输出电压的方法之一。
最后一种情况是输入和输出的连接都不正确。在这种情况下,如果设计人员实施了第二和第三种保护,输入和输出都将受到保护。设计人员不应忽略电压抑制器,它安装在瞬态电压的输入端,其极性可能正确或不正确。因此,重要的是要有双向瞬态抑制器,能够承受正常反极性电压而不会损坏。
电池充电
铅酸电池充电有三个阶段:恒流充电或大电流充电、吸收或恒压模式,以及浮充电。在大电流充电期间,电流保持恒定,这是由NCP1294脉冲电流限制和电流设置电路的脉冲完成的。除非最大功率点低于这个水平,电流都将保持在设计人员或用户设定的充电速率,此时将充电到最大功率点调整率。
OOV比较器
NCP1294配备了一个OOV比较器,可以监测输出电池电压,以确定是否反馈机制已损坏,或远程检测受到超过电池温度补偿的电池电压的影响。当断开OOV时系统关闭。比较器可用在系统输入或系统输出,但推荐用作输出的故障安全机制。当使用单电池系统时,可以使用18V的触发点(trip point)或基于充电状态设置触发点。如果使用浮动电压状态,需要设置15 V为触发电压。
OUV功能
NCP1294的欠压锁定功能(OUV)功能可监测转换器的输入电压,以确定是否输入电压水平会导致热问题。OUV可以独立监测输入电压,以确保输入电压在理想水平,从而提供最大输出功率。
OTP功能
由于太阳能控制器可能以不恰当的方式使用,建议对降压主开关的温度进行监测,以确定它是否超过了最高温度水平。如果主MOSFET的温度已超过了适当的水平,过温保护(OTP)可以抑制电流以减少系统功耗。
热管理
NCP1294是一个低功耗器件。一旦确定了IC功耗,设计人员可以计算出所需的热阻抗,以保持最差环境温度下指定的结温。太阳能控制器的热性能受PCB布局影响很大。在设计过程中应格外小心,以确保IC和电源开关在建议的环境条件下工作。任何电源设计都应进行适当的实验室测试,以确保在最差工作条件下设计所需的功耗。在测试过程中考虑的变量应包括最高环境温度、最小气流、最大输入电压、最大负载和元件变化(即最差情况下MOSFET的RDSON)。
太阳能电池板
NCP1294评估板支持的太阳能电池板在5 W和120 W之间。这里考虑的是行业标准类型的太阳能电池板。最常见类型的太阳能电池是晶体硅,它有两种主要类型:单晶硅和多晶硅。单晶硅能效最高,但生产也比较昂贵,通常仅限于商业和住宅应用。非晶太阳能电池板由涂覆在不锈钢或类似材料上的熔融硅薄膜构成。晶体结构非常脆弱,通常夹在两片玻璃之间,以利于保护。单晶硅的效率为18%,多晶硅为15%,非晶态为10%。
图6:太阳能控制器电路板
利用这个功能丰富而灵活的解决方案,工程师可以根据不同太阳能电池板的要求开发出适用的产品,让最终用户享用到先进半导体技术带来的便利和更好的使用体验。