為了保證安全生產(chǎn),，需要對(duì)很多設(shè)備進(jìn)行在線(xiàn)監(jiān)測(cè),，如電力系統(tǒng)的輸電線(xiàn)路，輸電桿塔等,。但是,，由于這些設(shè)備安裝在野外，監(jiān)測(cè)裝置不能采用市電進(jìn)行供電,，供電問(wèn)題成為一個(gè)難題,。太陽(yáng)能電是發(fā)展最為迅速的一種綠色能源，太陽(yáng)能作為清潔的可再生能源,，越來(lái)越受到人們的重視,，利用太陽(yáng)能對(duì)這些監(jiān)測(cè)裝置進(jìn)行供電，是一種行之有效的辦法,。
本文設(shè)計(jì)的太陽(yáng)能供電電源,，由光伏電池、鋰電池,、鋰電池充電管理單元,、超級(jí)電容器組成。在陽(yáng)光充足的情況下,，利用太陽(yáng)能對(duì)鋰電池進(jìn)行充電,，并輸出穩(wěn)定電壓，向用電裝置供電,；當(dāng)陽(yáng)光不足或陰雨天氣時(shí),，利用鋰電池作為后備電源向用電裝置供電；同時(shí),，采用超級(jí)電容器,，利用其功率密度大的特點(diǎn),，使電源的負(fù)載適應(yīng)能力(尤其是大功率脈動(dòng)負(fù)載)有較大的提高。
1 BQ24200的主要特點(diǎn)
BQ24200是用于限流應(yīng)用的單節(jié)鋰粒子電池充電管理芯片,。其對(duì)鋰電池進(jìn)行充電,，如果電池電壓低于內(nèi)部低電壓閥值時(shí)，首先是預(yù)充電階段,，采取涓流充電方式對(duì)電池進(jìn)行充電,，這樣可修復(fù)深度放電的電池；預(yù)充電結(jié)束后,，在內(nèi)部限制的電流以下,，以最大電流對(duì)電池進(jìn)行充電，直到電池充電到期望的電壓值充電過(guò)程結(jié)束,。
B024200的基本特征和參數(shù)哺如下：
1)特別的設(shè)計(jì)使其具有電流限制功能,；
2)充電時(shí)，需要很低的電壓降落,，適合于需要低電壓降落的焦炭和石墨電極單節(jié)鋰離子電池充電設(shè)計(jì),；
3)內(nèi)部集成500 mA功率晶體管；
4)內(nèi)部電壓調(diào)整精度為0．5％,；
5)電池插入和移除檢測(cè),；
6)具有預(yù)充電功能；
7)輸入電壓低時(shí)自動(dòng)進(jìn)入睡眠模式,；
8)具有充電狀態(tài)指示或用于主機(jī)狀態(tài)檢測(cè)接口指示；
9)帶有溫度監(jiān)測(cè)功能,。
2 BQ24200的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳功能
BQ24200的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示,。
引腳功能：
IN：連接到內(nèi)部P溝道功率晶體管源極。
OUT：連接到內(nèi)部P溝道功率晶體管漏極,。
BAT(Battery voltage sense)：電池電壓傳感器輸入,，連接到電池的正極。
TS(Temperature sense input)：外部電池溫度監(jiān)測(cè)回路輸入,。
STAT(Charge status output)：不同充電狀態(tài)指示,。
VCC(Supply voltage input)：電源輸入。
3 電源的總體設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)用太陽(yáng)能電池將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成直流電后,，經(jīng)充電電路存儲(chǔ)到蓄電池,，再經(jīng)過(guò)放電電路，按不同的供電要求供給不同的直流負(fù)載,。
電源的總體設(shè)計(jì)包括：太陽(yáng)能電池供電電路,、鋰電池、鋰電池充電管理單元,、超級(jí)電容器,。其電路如圖2所示,。
3．1 太陽(yáng)能電池板及鋰電池
太陽(yáng)能電池板在使用中必須注意兩個(gè)主要問(wèn)題：一是功率的選取，另一個(gè)是電壓的選取,。BQ24200的工作電壓為：最低門(mén)檻電壓214 V,，最高工作電壓是16．5 V。太陽(yáng)能電池板的輸出電壓一定要滿(mǎn)足B024200的工作電壓范圍,，以免對(duì)其造成損壞,。根據(jù)需要，可選取額定輸出電壓為9 V,，開(kāi)路電壓為10．8 V的太陽(yáng)能電池板進(jìn)行供電,。太陽(yáng)能電池輸出功率Wp是標(biāo)準(zhǔn)太陽(yáng)光照條件下，即：歐洲委員會(huì)定義的101標(biāo)準(zhǔn),，輻
射強(qiáng)度1 000 W／m2,，大氣質(zhì)量AM1．5，電池溫度25℃條件下,，太陽(yáng)能電池的輸出功率,。由于不同地區(qū)的日照時(shí)問(wèn)和太陽(yáng)照射角度不同，需要根據(jù)應(yīng)用的區(qū)域選取合適的容量,。
蓄電池容量的選擇一般要遵循以下原則：首先在能夠滿(mǎn)足夜晚裝置工作的前提下,，把白天太陽(yáng)能電池組件的能量盡量存儲(chǔ)下來(lái)，同時(shí)還要能夠存儲(chǔ)滿(mǎn)足連續(xù)陰雨天用電裝置連續(xù)工作的電能,。蓄電池容量過(guò)小不能夠滿(mǎn)足裝置連續(xù)工作的需要,；蓄電池容量過(guò)大，一方面蓄電池始終處在虧電狀態(tài),，影響蓄電池壽命,，同時(shí)造成浪費(fèi)。
3．2 溫度限制
通過(guò)監(jiān)測(cè)引腳TS對(duì)地的電壓,，實(shí)現(xiàn)對(duì)電池溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),。TS引腳的電壓由熱敏電阻RT1、RT2和Vcc來(lái)產(chǎn)生,；根據(jù)TS引腳電平的高低,，對(duì)電池的充電進(jìn)行高低溫保護(hù)。TS引腳上的電平在其內(nèi)部電壓VTS1和VTS2之間時(shí),，BQ24200對(duì)電池充電,，否則，充電停止,。
熱敏電阻的選取方法如下：
對(duì)于負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻：
對(duì)于正溫度系數(shù)的熱敏電阻：
其中：RTc是熱敏電阻低溫時(shí)的電阻值,；RTH是熱敏電阻高溫時(shí)的電阻值。
3．3 超級(jí)電容器
超級(jí)電容器是介于傳統(tǒng)蓄電池與傳統(tǒng)靜電電容器之間的新概念能量?jī)?chǔ)存器件。與傳統(tǒng)電容器相比,，它具有較大的容量,、較高的能量、較寬的工作溫度范圍和極長(zhǎng)的使用壽命,。
與傳統(tǒng)蓄電池相比,，超級(jí)電容器具有更大的功率密度(10倍以上)，充電時(shí)間短,，釋放能量速度快,、循環(huán)壽命長(zhǎng)、對(duì)環(huán)境無(wú)污染等特點(diǎn),。本電源電路設(shè)計(jì)中加入了超級(jí)電容器,，解決了瞬間大功率供電問(wèn)題，電路簡(jiǎn)單可靠,，無(wú)需維護(hù),。
4 結(jié)束語(yǔ)
本文對(duì)鋰電池充電管理芯片BQ24200的主要特性、內(nèi)部結(jié)構(gòu)作了詳細(xì)的介紹,。利用BQ24200對(duì)鋰電池進(jìn)行充電,，設(shè)計(jì)了一種太陽(yáng)能供電電源，適用于在野外工作的有源電子設(shè)備,。通過(guò)采用超級(jí)電容,，解決了目前線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)經(jīng)常采用的帶有GSM／GPRS模塊的監(jiān)測(cè)終端瞬間大功率供電的問(wèn)題。設(shè)計(jì)的太陽(yáng)能供電電源,，已成功運(yùn)用于電纜接頭在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng),，供電穩(wěn)性可靠。