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微型太陽能模塊設計及應用講解

2018/08/20
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這是一個1x1英寸的PCB模塊,帶有兩個微型太陽能電池,一個高效的鋰離子電池充電器和兩個穩(wěn)壓輸出(3.3V和1.8V)。它是獨一無二的,因為它是一個易于制造的微型模塊,其他黑客可以放入他們的PCB設計或面包板。Bessides它從室內燈中獲取足夠的電力,為簡單的BLE或LoRa傳感器供電。

適用于室內應用

AEM10941采集IC非常適合室內應用,因為它具有超低功率啟動。升壓轉換器在380 mV輸入電壓和3 uW輸入功率下啟動。通過每5秒進行一次MPPT最大功率點跟蹤,IC可以從太陽能電池中獲得最大功率。此外,單晶硅太陽能電池具有非常寬的光譜范圍,導致22%的效率。這使得TSEM非常適合室內應用。

在室內收獲多少能量?

室內燈約為室外燈的1/100或10W / m2。在該功率下,太陽能電池的開路電壓為0.458V,并且我估計每個電池的Vmp為0.36V。由于我們有兩個串聯,增壓器將在0.72V輸入電壓下工作。在該電壓下,升壓效率約為75%。LiPo充電效率約為95%。電池電流比太陽能電流小5.72倍,因為電壓從0.72 V增加到4.12 V。最后我假設室內燈每天可以使用10小時。每天收獲44mA * 1 / 100th * 75%* 95%* 0.72V / 4.12V * 10小時= 0.55mAh。因此,應用必須具有小于0.55mAh / 24h = 23uA的平均電流,這足以用于簡單的藍牙低功耗信標或非常簡單的LoRa應用。然而,如果該設備每天只有一個小時的陽光充足,它會收獲~10倍以上:7毫安時。

如果您需要收獲更多,那么您可以將外部太陽能電池板連接到城堡通道。下面是機載太陽能電池和外部太陽能電池之間在成本,尺寸和每天收獲的能量方面的比較。

太陽能板                     每天在室內收獲的能量(mAh)       應用平均電流(uA)

  • 2x $ 1.02板載        0.5V / 44mA 22x7mm             Ixys KXOB22-12X1L 0.5523
  • 1x $ 1.06外部        1V / 100mA 30x25mm            1.145
  • 1x $ 1.31外部        2V / 100mA 79x28mm            2.9120
  • 1x $ 1.18外部        4V / 100mA 70x70mm            6.7279

收獲的能量可以存儲在這個 110mAh 3 * 20 * 25mm LiPo電池中。這個電池非常適合模塊下方。

產品規(guī)格:

  • PCB 2層25.4 x 25.4 x 0.6 mm(1 x 1英寸)
  • 2個串聯的板載太陽能電池,每個0.5V / 44mA,每個22 x 7 x 1.8 mm
  • 收集IC輸入電壓50mV至5V。輸入電流最大110mA。MPPT每5秒,MPPT設置為70%(可調)。
  • 電池:連接外部3.7V鋰電池
  • 3.3V / 80mA和1.8V / 20mA穩(wěn)壓輸出。當電池電壓介于3.60V和4.12V(最大充電電壓)之間時啟用
  • 分壓器使用主機MCU監(jiān)控電池電壓
  • 3.3V狀態(tài)輸出引腳,如果電池電壓低于3.60V,則會向主機MCU發(fā)出警告

引腳

  • SRC - 太陽能電池板正極端子,輸入到收集IC,只有在使用外部太陽能電池板而不是板載太陽能電池時才能連接
  • GND - 太陽能電池板負極端子,只有在使用外部太陽能電池板而不是板載太陽能電池時才能連接
  • BUCK - 可用于拉高SELMPP1和SELMPP0,2.2V
  • 狀態(tài) - 開路輸出,1M上拉,當電池電壓低于3.6V時,在3.3V輸出禁用前低600ms??捎糜诰嬷鳈CMCU正常終止寫入eeprom / flash并準備斷電。電壓等級0 / 3.3V。
  • BAT_MEAS - 模擬輸出,為主機MCU提供分壓電池電壓,比率為10 /(4.7 + 10)= 0.68 * Vbat
  • GND -
  • BAT + - 連接到Li-Po正極端子
  • GND - 連接到Li-Po負極端子
  • 3.3V - 電源輸出,為您的應用電路提供3.3V電壓
  • GND - 3.3V輸出的接地連接
  • 1.8V - 電源輸出,為您的應用電路提供1.8V電壓
  • GND - 接地連接......
  • 微型太陽能模塊(TSEM).zip
    描述:微型太陽能電源模塊

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