太阳能充电控制器及其设计要点

众所周知，太阳能电池板有一个 IV 曲线，它表示该太阳能电池板的输出性能，分别代表着电流电压数值。
两条线的交叉点表示的电压电流就是这块太阳能电池板的功率。不利的是，IV 曲线会随辐照度、温度和使
用年限而变化。辐照度是给定表面辐射事件的密度，一般以每平方厘米或每平方米的瓦特数表示。如果太
阳能电池板没有机械式阳光追踪能力，一年中辐照度会随着太阳的移动变化约±23 度。此外，每天从地平
线到地平线太阳移动的辐照度变化，可导致输出功率在一整天的变化。为此，安森美半导体开发了一款太
阳能电池控制器 NCP1294，用来实现太阳能电池板的最大峰值功率点跟踪（MPPT），以最高能效为蓄电

 

池充电。本文将介绍该器件的一些主要功能和应用时需要注意的问题。

　　增强型电压模式 PWM 控制器
　　NCP1294 是一款固定频率电压模式 PWM 前馈控制器，包含电压模式运作所需的所有基本功能。作为
支持降压、升压、降压-升压及反激等不同拓扑结构的充电控制器，NCP1294 针对高频初级端控制操作进
行了优化，具有逐脉冲限流及双向同步功能，支持功率最高达 140 W 的太阳能板。这款器件提供的 MPPT
功能能够定位最大功率点，并实时根据环境条件来调节，使控制器保持接近最大功率点，从而从太阳能板
析取最大的电量，提供最佳的能效。

　　此外，NCP1294 还具有软启动、精确控制占空比限制、低于 50 μA 的启动电流、过压和欠压保护等
功能。在太阳能应用中，NCP1294 可以作为一种灵活的解决方案，用在模块级电源管理（MLPM）解决
方案。基于 NCP1294 的参考设计最大功率点追踪误差小于 5%，可以为串联或并联的四个电池充电。图 1
是 NCP1294 120 W 太阳能控制器框图。

图 1：安森美半导体的 NCP1294 120 W 太阳能控制器框图

　　如图 1 所示，该系统的核心是功率段，它必须承受 12 V 至 60 V 的输入电压，并产生 12 V 至 36 V 的
输出。由于输入电压范围覆盖了所需的输出电压，必须有一个降压-升压拓扑结构来支持应用。设计人员可
以选择多种拓扑结构：SEPIC、非反相降压-升压。反激式、单开关正激、双开关正激、半桥、全桥或其他
拓扑结构。

　设计工作包括根据功率需求的增加隔离拓扑结构。电池充电状态的管理是由适当的充电算法完成的。太
阳能电池板安装技师可以选择输出电压和电池充电速率。由于控制器要连接到太阳能电池板，它必须具有
最大功率点跟踪，为最终客户提供高价值。控制器有两个正使能(Enable)电路，一个电路检测黑夜时间，