太阳能充电板给锂电池充电电路设计

目前很多产品都使用了太阳能板给板卡充电，如何进行电路设计呢？

确定充电管理芯片

充电管理芯片的目的是，对电池有不同模式的充电，包括涓流充电、恒流充电、恒压充电等，在电池不同的容量下进行不同的模式，才能更好的保护电池。

如下是一枚国产芯片的描述

CN3791

特点:

⚫ 太阳能板最大功率点跟踪功能

⚫ 宽输入电压范围：4.5V 到 28V

⚫ 对单节锂电池完整的充电管理

⚫ 充电电流可达 4A

⚫ PWM 开关频率：300KHz

⚫ 恒压充电电压： 4.2V±1%

⚫ 恒流充电电流由外部电阻设置

⚫ 对深度放电的电池进行涓流充电

⚫ 自动再充电功能

⚫ 充电状态和充电结束状态指示

⚫ 软启动功能

⚫ 电池端过压保护

⚫ 工作环境温度：－40℃ 到＋85℃

⚫ 采用 10 管脚 SSOP 封装

⚫ 产品无铅，满足 Rohs，不含卤素

参考设计：

电路比较简单，需要注意的是

1.根据输入太阳能板的输入电压范围（在不同光照强度，多测试一下）确定R3,R4的值，

当输入到PIN 6的电压超过1.205V，芯片认为达到了太阳能板的最大功率点。

正常逻辑来说，输入超过这个电压芯片才会正常工作。

2.Rcs，根据实际需要，计算好Rcs。

恒流充电电流的设置恒流充电电流由下式决定：

其中：

ICH 是恒流充电电流

RCS 是连接于CSP管脚和BAT管脚之间的电流检测电阻

其他的根据手册说明就好，都是中文描述，很容易理解。

调试记录（重要）：

1.Rcs一定一定要根据实际的太阳能输入功率来确定。我在调试的时候，如果焊了一个0.02R的Rcs，这样计算的话，Ich就是120mV/0.02=6A，意味着充电电流（恒流充电）为6A，这里有两个问题，第一个，如果输入的功率达不到6A，当然是按照实际功率输出；第二个，充满电的条件是：

当充电电流到恒流充电电流的0.16时，结束充电，我们计算一下，6A*0.16=0.96A。事实上，当充电模式为第三阶段，恒压模式输出时，输出4.2V，如果上一时刻充电电流为0.97A，下一时刻因为降到了0.96A，芯片单方面认为充满了，结束了充电。事实上，当时的充电电流这么大，电池并没有被充满。我测量电池电压，只有4.13左右，但是芯片已经认为充满了。芯片不管你的实际情况，它只看数据说话，因此，修改外围参数是必须的。

将Rcs修改为0.24R，此时恒流充电电流为500mA，充电结束电流为80mA。我修改为此参数后，发现电池电压在4.13V的时候还能往上充，低于4.2V的时候为恒流模式，电流是375mA（跟Rcs电阻精度有关系）。当电池电压达到4.2V时，电流慢慢下降，大概76mA的时候，结束了充电。在恒压模式，电池容量已经基本饱和，因此需求的电流会慢慢减小。此时拿出电池来测量电压，发现为正常的4.21V，0.1V的偏高很正常。

充电结束电流一定要考虑到太阳能板的输出电流，一定要小于该值，否则一定会出问题。

2.输出电感，在不考虑Rcs是多少的情况下，尽量使用通过电流大的电感，要跟芯片的输出电流规格挂钩。

3.MPPT

这个参数建议使用这里的最大值来计算，即1.23V

实际调试板子发现：

当输入给MPPT的电压为1.22V（VCC=5.05V）时，芯片才会开始拉载电流，虽然设置了恒流输出为500mA，但是此时仅仅输出了0.013A；

当输入给MPPT的电压为1.23V（VCC=5.08V）时，输出了0.089A；

当输入给MPPT的电压为1.24V（VCC=5.11V）时，输出了0.143A；

当输入给MPPT的电压为1.25V（VCC=5.14V）时，输出了0.237A；

当输入给MPPT的电压为1.28V（VCC=5.17V）时，输出了0.493A；（此时由于输入链路有压降，实际接入板子的电压需要5.33V，5.33-5.17=0.16V，0.16V*0.5A=0.08R，此时查看输入MOS管的RDS，基本差不多。）

相当于我设置了5V输入为最大功率点，但是芯片到了5.17V才最大拉载，跟理论相差了0.2V.

后面即使电压再往上抬，也基本是500mA左右。

根据如上数据，发现存在两种引导性问题；一是需要考虑线路的压降；二是需要考虑理论与调试数据的偏差，根据偏差，设计上需要留有余量，才能保证批量的可靠性。

因此，需要提前测试好太阳能板的最大电压，据此设计好分压电阻，保证在大部分日照的情况下，或者在前百分之三十日照强度下，使芯片能正常工作。

Rcs的值，在规格允许的情况下，值越小，则充电电流越大，但是关闭电流也大，使得不能给芯片充上较小的电流就关闭充电了；值越大，充电越慢，但恒压充电时，后续充入的电流越小，越能充满。因此，此电阻值，合适就好。如果输入的太阳能板的电流最大只有0.2A，那设置芯片的恒流为500mA输出的意义并不大。

此电阻的选用功率，要考虑芯片支持的功率最大值，按照最大值再反降额百分之二十使用，这样后续只改阻值而不用改封装。

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