太阳能和电池电源管理电路，3.3V输出，请各位多提意见（优化中）

pentong · 发表于 2011-7-10 01:12:35

本人一直在弄RF传感网产品，之前是3.6V电池供电，理论上一个节点系统可以工作3到4年，可实际与很多因素有关（电池寿命、通信流量、工艺导致的漏电流等），为延长产品工作寿命，减小电池更换维护成本，需设计加入一个太阳能电源管理电路。
在网上搜了些方案，但大多数都是什么路灯电源系统，并不适合我们电池供电低功耗的产品。于是这两天自己摸索搭了下面这个电路，可以正常工作，希望各位看看有什么问题，多提意见，优化这个电路。发扬本论坛“友好交流气氛，乐于开源共享”的宗旨。

太阳能电源管理电路 (原文件名:solar.jpg)
电路说明：
(1)本电路以模块化方式来设计，太阳能板和3.6V电池为供能源，3.3V电源为输出。要求，白天太阳充足时由太阳能供电，否则以电池为后备电源供电。
(2)BT4为太阳能板（手掌大小，空载强光照情况，电压可达7V，电流在20MA左右吧）；
(3)5.5V过压泻放电路，由P6KE6.8A、8050三极管和R*5电阻构成，是为保护后级的超级电容和LDO而设计；
(4)3.6V锂电池为一次性高能锂电池，不可充电的那种，用过的人应该知道为什么用这个；
(5)超级电容为2.2F/5.5V,相当于电池和太阳能的蓄水池，把能源暂时储存到这里，外部供能先从这里取。电压高于3.6V用的太阳能上的电，低于3.6V时，由电池来补足供能。
(6)2.62V电压监测电路，用的CA809电源监控芯片(选他是因为手上有现成样片)，一般应用在单片机复位电路，保证电源上电瞬间的斜率够陡，防止单片机启动死机；我这儿就直接用在为后级3.3V的LDO提供使能。
(7)LDO用的TI的TPS780系列的，选他就看中静态漏电流低，压差级低就能稳住3.3V并能提供100mA以上电流，够RF发射用了，就是价格有点贵，若有代替品求之不得。

现在比较担心地方是：
(1)5.5V过压泄放电路(是我自己随便搭的)：P6KE6.8A本来是瞬态抑制二极管，想利用他反向电压5.5V有漏电流时来控制三极管的导通，并通过R*5电阻来调节门限放电电压。担心这个电路长期户外(大温差)运行会有什么问题?
(2)2.62V电压监测电路：CA809芯片,手册上说的工作电流只有最大20uA,可实际已经远远大于,达到40uA以上；不知道各位有没有其他好的芯片代替。

外接系统的功耗图如下，主要是RF的轮询侦听所产生的功耗:

(原文件名:design block diagram.jpg)

eworker · 发表于 2011-7-10 07:53:13

学习

ganggang1875 · 发表于 2011-7-10 08:31:32

1.为什么用一次性电池，容量体积要求多大，温度范围要求多少
2.设备日功耗多大
3.可否用DC-DC
4.S-8521系列
5.SPX3819

jackiezeng · 发表于 2011-7-10 08:31:51

1:负载会不会空载呢?如果太阳很强,负载空载,你的5.5V的电路可能会烧,基极没有限流电阻,假设太阳能有10V,TVS减掉5.5V,另外的4.5V就直接加到了三极管上了,IB会很大!
2:LDO可以选精工的,价格在8毛,S812C33,静态功耗在1UA.

ganggang1875 · 发表于 2011-7-10 08:36:23

才二十毫安不会烧的吧

fspeed · 发表于 2011-7-10 08:42:22

最近可能用到类似的电路，关注一下

mahong123 · 发表于 2011-7-10 08:45:03

mark

wsh5188 · 发表于 2011-7-10 08:57:37

5.5V过压电路用一个５.６V的稳压管不行么

dengxiaofeng · 发表于 2011-7-10 09:58:12

关注

pentong · 发表于 2011-7-10 11:10:13

回复【7楼】wsh5188
-----------------------------------------------------------------------
6V以下的稳压管的漏电流太大了，
５.６V的稳压管，在5V时，就达到100uA以上了漏电流，会导致后面电容电路充不到5.5V

pentong · 发表于 2011-7-10 11:15:55

回复【3楼】jackiezeng
-----------------------------------------------------------------------
1.不会烧吧，首先电压达到5.5V的时候，泄放电路逐步起作用，先是低电流泄放；当电压升高泄放电流逐步升高，就相当一个开洞的蓄水池，压力越大，泄放越大，自然会达到个平衡；而且最大电流也不超过30mA;
2.谢谢，我看看这个芯片

jackiezeng · 发表于 2011-7-10 11:23:07

回复【10楼】pentong
回复【3楼】jackiezeng
-----------------------------------------------------------------------
1.不会烧吧，首先电压达到5.5v的时候，泄放电路逐步起作用，先是低电流泄放；当电压升高泄放电流逐步升高，就相当一个开洞的蓄水池，压力越大，泄放越大，自然会达到个平衡；而且最大电流也不超过30ma;
2.谢谢，我看看这个芯片

-----------------------------------------------------------------------

应该不会,太阳能扳子功率太小了,如果三极管顶得住的话,,

pentong · 发表于 2011-7-10 11:29:20

回复【2楼】ganggang1875
-----------------------------------------------------------------------

1、是用的高能一次性锂电池3.6V-9AH，它的特点就是漏电流小，时间放得越长,漏电流越小，内部两级会产生隔离膜，所谓钝化现象；但也带来个问题，就是长时间不用时，钝化膜变厚需要试用前激活，一般通过大电流来打通激活。这种电池一般都不可充电。
2、日功耗我已经上传图了，RF的瞬间发射电流在90mA以内，主动通信不多。一天最多一两次，每次持续4S。
3.DC-DC，你是指升压还是降压电路？
4.5，谢谢，我看看这两款芯片。

renyin101480 · 发表于 2011-7-10 14:10:12

这个值得学习下，我也在找这个资料

anxiangbo · 发表于 2011-7-18 16:02:46

记号

aiqinger · 发表于 2011-8-3 21:09:10

记号

doublesan · 发表于 2012-1-9 14:04:23

回复【楼主位】pentong
-----------------------------------------------------------------------

用TVS管做稳压二极管有点不妥

bbswo · 发表于 2012-9-29 12:51:40

值得学习。

我也是做传感网的。

xiaojun2019 · 发表于 2012-10-1 20:27:27

学习一下

chenfzg · 发表于 2012-10-2 08:50:18

关注了，谢谢

mixture · 发表于 2012-10-2 10:49:56

学习一下。有两个问题，1、为什么低电压检测要用2.62V的，要保证3.3V输出的话，输入应该大于3.3V的，直接用3.3V的检测不行吗？2、不知道一次性锂电池的放电平台电压是不是也是3.6V，如果是的话，这个电路要保证3.3V输出的话，算是肖特基二极管和LDO的压降，电池容量的利用率会不会不高？

huangl53 · 发表于 2014-9-26 09:05:18

mark后面学习

2012Ehome · 发表于 2014-9-26 09:20:41

谢谢分享学习了坐等楼主最终版

yjx628 · 发表于 2014-9-26 11:30:42

好老的帖子，不知道lz现在改成什么样子了，强光时产生的电能都消耗掉了，有点浪费，ldo存在一定压降，效率不会太高，电容器的储能无法满足夜晚的使用

太阳能和电池电源管理电路，3.3V输出，请各位多提意见（优化中）

阿莫论坛20周年了！感谢大家的支持与爱护！！