輸入和輸出電流的平衡

　　當構建一個理想的太陽能控制器時，控制器應保護電池或負載，同時從太陽能電池板提取最大的能量。不幸的是，在現實世界中顧客或安裝人員可能會購買一個大型太陽能電池板和一個小電池。如果太陽能控制器是在峰值功率下充電，電池充電速度過快，會縮短電池壽命或可能發生爆炸。控制器應該做的是管理電池需求，根據太陽能電池板提供的峰值功率來平衡充電速度。因此，最大電池充電速率的設定和選擇方案是需要確定如何限制系統的輸出電流。電流的設定是通過 NCP1294 所提供 3.3V 基準和電阻分壓器網絡完成的。短接一個或多個轉接口（header）將實現不同的電流限制值。

　　反極性保護

　　除了正常的太陽能電池板瞬態，還有四種不同的輸入輸出連接可能性。第一種情況，輸入和輸出連接正確，無需保護。第二種情況，輸入電壓反向連接。如果在這種情況下允許電流流過，那么所有輸出二極管都可能損壞。

　　不過，在圖 5 所示 B 或 C 的輸入端串聯一個二極管就可以保護所有器件。串聯二極管的一個缺點是，它會連續耗散系統功率。如果反向極性保護二極管放在高電流系統中，損耗可能會很大。實施反極性保護的另一種方法是放置一個二極管，例如，當施加反向電壓時它會使保險絲開路，如圖 5 D 所示。選擇的保險絲可以是一個用戶可更換或波利熱熔斷器。保險絲可以提供必要的保護，但可能

　　導致不太好的用戶體驗。實現二極管反向極性保護的低損耗方式是使用MOSFET，當施加的電壓極性正確時 MOSFET 導通，而在電壓極性不正確時關閉。圖5所示。

　　圖 5：反極性的輸入端連接

　　在第三種情況下，輸出是反極性連接，輸入是正確連接，功率元件可能會損壞。由于源假定為鉛酸電池，保護至關重要，因為損壞的元件可能消耗大量的能量。圖5顯示了防止反向輸出電壓的方法之一。

　　最后一種情況是輸入和輸出的連接都不正確。在這種情況下，如果設計人員實施了第二和第三種保護，輸入和輸出都將受到保護。設計人員不應忽略電壓抑制器，它安裝在瞬態電壓的輸入端，其極性可能正確或不正確。因此，重要的是要有雙向瞬態抑制器，能夠承受正常反極性電壓而不會損壞。

　　電池充電

　　鉛酸電池充電有三個階段：恒流充電或大電流充電、吸收或恒壓模式，以及浮充電。在大電流充電期間，電流保持恒定，這是由 NCP1294 脈沖電流限制和電流設置電路的脈沖完成的。除非最大功率點低于這個水平，電流都將保持在設計人員或用戶設定的充電速率，此時將充電到最大功率點調整率。

　　OOV 比較器

　　NCP1294 配備了一個 OOV 比較器，可以監測輸出電池電壓，以確定是否反饋機制已損壞，或遠程檢測受到超過電池溫度補償的電池電壓的影響。當斷開OOV 時系統關閉。比較器可用在系統輸入或系統輸出，但推薦用作輸出的故障安全機制。當使用單電池系統時，可以使用 18V 的觸發點（trip point）或基于充電狀態設置觸發點。如果使用浮動電壓狀態，需要設置 15 V 為觸發電壓。

　　OUV 功能

　　NCP1294 的欠壓鎖定功能（OUV）功能可監測轉換器的輸入電壓，以確定是否輸入電壓水平會導致熱問題。OUV 可以獨立監測輸入電壓，以確保輸入電壓在理想水平，從而提供最大輸出功率。

　　OTP 功能

　　由于太陽能控制器可能以不恰當的方式使用，建議對降壓主開關的溫度進行監測，以確定它是否超過了最高溫度水平。如果主 MOSFET 的溫度已超過了適當的水平，過溫保護（OTP）可以抑制電流以減少系統功耗。

　　熱管理

　　NCP1294 是一個低功耗器件。一旦確定了 IC 功耗，設計人員可以計算出所需的熱阻抗，以保持最差環境溫度下指定的結溫。太陽能控制器的熱性能受 PCB布局影響很大。在設計過程中應格外小心，以確保 IC 和電源開關在建議的環境條件下工作。任何電源設計都應進行適當的實驗室測試，以確保在最差工作條件下設計所需的功耗。在測試過程中考慮的變量應包括最高環境溫度、最小氣流、最大輸入電壓、最大負載和元件變化（即最差情況下 MOSFET 的 RDSON）。

　　太陽能電池板

　　NCP1294 評估板支持的太陽能電池板在 5 W 和 120 W 之間。這里考慮的是行業標準類型的太陽能電池板。最常見類型的太陽能電池是晶體硅，它有兩種主要類型：單晶硅和多晶硅。單晶硅能效最高，但生產也比較昂貴，通常僅限于商業和住宅應用。非晶太陽能電池板由涂覆在不銹鋼或類似材料上的熔融硅薄膜構成。晶體結構非常脆弱，通常夾在兩片玻璃之間，以利于保護。單晶硅的效率為18％，多晶硅為 15％，非晶態為 10％。

　　圖 6：太陽能控制器電路板

　　利用這個功能豐富而靈活的解決方案，工程師可以根據不同太陽能電池板的要求開發出適用的產品，讓最終用戶享用到先進半導體技術帶來的便利和更好的使用體驗。