基于光伏发电的嵌入式系统电源设计方

案

导读：本文以光伏发电为基础，配合集成电路搭建了一种嵌入式系统电源。
　　引言
　　随着人类对能源需求的日益增加和环保意识的逐渐提高，新能源使用正在
成为最重要的能源课题之一。安置在野外的嵌入式系统种类繁多，应用广泛，太
阳能电源不仅解决了野外长时间、无人值守工作的嵌入式系统的能源问题，并且
具有持久、环保、节能等特点，具有良好的应用前景。
　　光伏发电的核心结构是通过一定规格的太阳能电池板对相应的蓄电池进行
持续充电，同时还需设计相对简单、高效的辅助电路来确保发电过程的稳定性和
持续性。
　　在传统光伏发电系统节能环保的基础上加入了智能充电控制芯片、最大功率
跟踪、双电源切换功能，最大限度地延长了蓄电池的使用寿命，极大地提高了电
源供电的效率，增强了系统的稳定性，对于工作在野外极端环境、恶劣条件下的
嵌入式系统具有较高的使用和推广价值。
　　

1 光伏发电系统简介

　　光伏发电系统主要由太阳能电池板、蓄电池、控制器构成。传统的光伏发电系
统往往因为充放电不合理，导致蓄电池使用寿命短，给使用和维护带来不必要
的麻烦。太阳能电池板输出电压不稳定的特点又使得传统光伏发电系统效率较低
能源供给的持续性差，无法作为恶劣环境下的嵌入式系统电源。因此，设计一种
结构相对简单、性能优良、稳定可靠的光伏电源来满足不同工作环境下的嵌入式
系统非常重要。
　　本设计中，控制器电路集充电控制模块、最大功率跟踪模块、双电源切换模
块为一体，采用可充电铅酸电池作为储能单元，很好地解决了传统光伏系统存
在的问题，让嵌入式系统脱离了人工能源的束缚，具备稳定、可靠、高效、环保节
能等特点，非常适合应用于野外安置、无人值守的嵌入式系统。光伏发电系统框
图如图

1 所示。

　　
　　

2 光伏设备选取

　　光伏发电系统中
的控制器主要通过集
成电路来实现，它的
设计遵循通用电路设
计规则，在第

3 节中

将详细介绍。而铅酸电
池和太阳能电池板组成的光伏设备则具有特殊的参数，不同的嵌入式系统供电
电压、功率一般不同。因此，光伏电源首先需要选取适合特定嵌入式系统的铅酸
电池，针对不同的电池又需要配备不同参数的太阳能电池板。对于多电压系统，
电源电路还应该包括升

/降压部分。下面以笔者参与的实际工程为例加以说明。

　　

2.1 铅酸电池参数选取