(SKU:DFR0535)Solar Power Manager 太阳能电源管理模块
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Solar Power Manager太阳能系列
简介
DFRobot Solar Power Manager太阳能系列是面向物联网IoT与可再生能源项目,为广大创客与应用工程师提供安全高效的嵌入式太阳能电源管理模组。全系列具有最大功率点跟踪MPPT功能,可在各种光照条件下最大化太阳能收集效率,并具有多种电池与电源保护功能,为各类太阳能项目提供高效可靠的电源管理。
选型指南
产品名称 | Solar Power Manager 太阳能电源管理模块 V1.0★ |
Solar Power Manager 5V 太阳能电源管理模块5V V1.1 |
Solar Power Manager Micro 微功率太阳能电源管理模块 V1.0 |
Solar Power Manager For 12V Lead-Acid Battery 太阳能电源管理模块(12V铅酸电池版)V1.0 |
SKU | DFR0535 | DFR0559 | DFR0579 | DFR0580 |
主芯片方案 | LTC3652 | CN3065 | SPV1050 | CN3767 |
光伏输入电压 | 7V ~ 30V | 4.4V ~ 6V | 0.5V ~ 4V | 15V ~ 25V |
电池最大充电电流 | 2A(太阳能/USB) | 900mA(太阳能/USB) | 70mA(太阳能)/100mA(USB) | 4A(太阳能) |
电源拓扑类型 | DC-DC降压型 | 线性降压 | DC-DC升压型 | DC-DC降压型 |
电池类型 | 3.7V锂电池 | 3.7V锂电池 | 3.7V锂电池 | 12V铅酸蓄电池 |
最大功率点跟踪MPPT | 9V/12V/18V可选 | 5V固定 | 75%开路电压 | 18V 固定 |
电池保护 | 过流、过冲、过放、防反接 | 过流、过冲、过放、防反接 | 过冲、过放、防反接 | 过冲、过放、防反接 |
输出保护 | 短路保护、过流保护、过热保护 | 短路保护、过流保护 | 短路保护、过流保护 | 短路保护、过流保护、过热保护 |
USB充电输入 | 有 | 有 | 有 | 无 |
USB输出 | 5V 1.5A | 5V 1A | 无 | 5V 2.5A X2 |
稳压输出 | 三路稳压输出 3.3V 1A;5V 1.5V;9V/12V 0.5A |
单路稳压输出 5V 1A |
单路稳压输出 3.3V 90mA |
双路输出 5V 5A;12V 8A |
尺寸 | 78.0mm×68.0mm | 33.0mm×63.0mm | 30.0mm×30.0mm | 68.0mm×68.0mm |
特点 | 完整的多功能太阳能管理模块
常见场景:小型太阳能路灯,太阳能智能小车
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小巧易用的5V太阳能管理模块
常见场景:太阳能充电宝,太阳能环境监控节点
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面向低功耗传感器与微控制器的微功率太阳能管理模块
常见场景:低功耗无线传感器,蓝牙iBacon
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用于12V铅酸蓄电池的中功率太阳能管理模块
常见场景:路灯照明,智能农业,环境监控站
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简介
太阳能电源管理模块是一款具有最大功率点跟踪MPPT、太阳能/电源适配器/USB多种充电方式,针对3.7V单节锂聚合物/锂离子电池充电,可控多路直流稳压输出,并具有完善保护功能的小功率高效率太阳能电源管理模块。
本模块采用恒定电压最大功率点跟踪MPPT算法,可最大化太阳能板在各种光照条件下的输出功率。三路高效开关直流稳压输出5V 1.5A,3.3V 1A和9V/12V 0.5A均可分别独立控制通断,满足广大创客用户对太阳能以及低功耗应用创作的多种需求。除了作为太阳能充电器,用户还可以使用常见USB充电器或者30V以内的各类电源适配器为单节3.7V锂电池提供最高2A的充电电流。模块具有专用锂电池保护芯片、电池/太阳能板防反接、过热保护,限流保护等多种保护功能,可有效地为系统提供全方位的保护,大大提高了系统的安全性与稳定性。
特性
- 恒定电压最大功率点跟踪MPPT算法,最大化太阳能转换率
- 7V~30V宽太阳能板输入电压,兼容广大中小功率太阳能板
- 太阳能/电源适配器/USB多种充电方式(最大2A充电),灵活充电
- 可独立控制的三路高效率稳压输出,适用各类低功耗应用项目
- 全部采用多层陶瓷电容MLCC,安全稳定高效
- 多种保护功能,全方位保障电池与电源系统安全
- 多种状态指示灯,系统状态一目了然
- USB防静电外壳
技术规格
- 太阳能充电管理芯片:LTC3652
- 太阳能板输入电压:7V~30V
- 电池类型:3.7V单节锂聚合物/锂离子电池(充满电压4.2V)
- 充电电流(USB/太阳能):2A Max 涓流、恒流、恒压三段充电
- 充电截止电压(USB/太阳能):4.2V±1%
- 最大功率点设置档位:OFF/9V/12V/18V
- USB充电输入电压:5V
- 稳压输出:3个(OUT1=5V 1.5A; OUT2=3.3V 1A; OUT3=9V/12V 0.5A)
- 稳压输出效率(3.7V电池输入)
- OUT1: 90%@10%负载;86%@50%负载;80%@90%负载
- OUT2: 96%@10%负载;92%@50%负载;87%@90%负载
- OUT3(9V输出):88%@10%负载;89%@50%负载;86%@90%负载
- OUT3(12V输出):87%@10%负载;88%@50%负载;82%@90%负载
- USB充电效率:84%@1A;74%@1.8A
- 太阳能充电效率(18V输入):78%@1A;72%@1.8A
- 静态功耗
- 系统最大静态功耗:<3 mA
- OUT1静态功耗:<760 uA
- OUT2静态功耗:<560 uA
- OUT3静态功耗:<1.72 mA
- 保护功能
- 电池(BAT IN):过冲电压(4.3V)、过放电压(2.4V)、过流(3A)、反接保护
- 稳压输出(OUT1-3/USB OUT):短路/过流/过热保护
- 太阳能板(SOLAR IN):防倒灌,反接保护
- 工作温度:-40℃~85℃
- 尺寸:78.0mm*68.0mm
应用场景
- 太阳能智能环境监控系统
- 太阳能小车与机器人
- 小型太阳能路灯
- 太阳能充电宝
接口说明
快速使用搭建一个太阳能供电系统
详细说明最大功率点跟踪MPPT太阳能电池最大功率点跟踪MPPT(Maximum Power Point Tracking)技术能够保证在负载或环境光照强度变化时,光伏电池一直保持最大输出功率,以最大化太阳能利用率。 从太阳能板的I/V伏安特性曲线(绿线)中可以看出,曲线与纵轴的交点为太阳能板的短路电流ISC,与横轴的交点为开路电压VOC,太阳能板的ISC和VOC均随着光照强度的增加而上升,其输出电流IPANEL随着输出电压VPANEL经过一个先缓后急的逐渐下降过程。当我们把电压与电流相乘,以输出电压为自变量,可以得到太阳能板的P/V伏瓦特性曲线(蓝线),随着光照强度的上升,太阳能板在各电压下的输出功率也随之上升,但达到最大输出功率时的输出电压VMP随光照的变化不大,因此可认为一块太阳能板的最大输出功率电压(也叫做额定电压)是一个固定的值。
充电循环模块通过涓流、恒流和恒压三个阶段对锂电池进行安全快速充电。
太阳能板选型SOLAR IN端口可连接目前市面上任何种类(多晶、单晶、薄膜),开路电压在7V~30V以内的太阳能电池板,考虑到太阳能板的大小、重量与价格和模块的最大充电电流等因素,连接一块功率不超过15W的太阳能电池板在SOLAR IN端口即可。
最大功率点设置MPPT SETMPPT SET提供目前中小功率太阳能板较为常用的三种电压9V,12V和18V的快速设置。用户可以根据所使用太阳能板的额定电压,每次拨动相应的一位开关到ON,其它位保持OFF。若不需要MPPT功能,则将最后一位(OFF位)拨动到ON(OFF位有最高优先级,无论其它位拨码状态如何,该位处于ON时,关闭MPPT功能)。关闭MPPT后,SOLAR IN变为一个具有最大2A充电电流的降压型开关电源充电器,这可以用于在SOLAR IN端口使用电源适配器为电池充电的场合。
电池选型BAT IN端口提供PH2.0和接线柱两种接口,这两个接口不经过任何电路内部相互并联,通常选择其中一个接口连接单节3.7V锂离子/锂聚合物电池(充满4.2V)。由于模块最大的充电电流可达2A,为了保证电池不会由于过大的充电电流导致过热而产生安全问题,需要注意电池标称的最大充电电流不低于该值。通常锂电池会标注充电倍率与容量,可通过公式:最大充电电流(mA)=电池容量(mAH)*充电倍率(C)来计算所使用锂电池的最大允许充电电流是否大于2A。对于常见的充电倍率为1C的锂电池,可选择容量为2000mAh以上或容量更小但带有限流保护芯片的电池,而动力型(航模用)锂电池通常具有较高的充放电倍率,因此可使用体积与容量更小的电池。此外,在PH2.0端口可使用DFRobot的3.7V锂聚合物电池,电池内部带锂电池保护芯片,可自动限制电池充电电流在安全范围内。
USB充电要求建议使用具有5V 2A负载能力的手机充电头用于USB充电,使用低负载能力的手机充电头(如5V 1A)会降低电池的充电速度。
USB/太阳能充电自动切换用户可通过USB或太阳能输入端口SOLAR IN对锂电池进行充电,两者具有相同的2A最大充电电流能力,但为了防止两者同时给锂电池充电而产生冲突,USB充电具有较高优先级。当太阳能板端口SOLAR IN充当充电电源,插入USB充电会关断太阳能充电,当USB拔出时,电路自动切换回太阳能充电。
多路稳压输出模块具有三路高效率稳压输出(OUT1=5V 1.5A; OUT2=3.3V 1A; OUT3=9V/12V 0.5A),其中OUT3输出电压可通过OUT3 SET拨动开关选择为9V或12V,OUT1和USB OUT具有相同的输出电压,共享输出功率额度(不超过1.5A)。USB OUT不能被关闭。 目前大部分市场上的充电宝均带有自动关机功能以降低静态功耗,但这些充电宝的自动关机阈值往往对于低功耗主控板,甚至对经典的Arduino UNO来说都过大(一般在50mA左右),充电宝会由于在刚上电的几十秒后检测到较低的输出电流而自动关机,这就导致这类充电宝无法用在低功耗项目中。无论主控板在全速“高功耗”运行,还是进入睡眠待机状态的几微安功耗,USB OUT均能持续供电。 用户可使用目前市面上所有3.3V或5V电平微控制器(如Arduino系列、FireBeetle和树莓派等)分别对三路稳压输出的通断进行动态控制。将蓝色接线柱的跳线帽拔出,该路稳压输出会自动关闭(指示灯ON熄灭),将Arduino任意一个数字IO管脚和GND连接分别连接到标有EN和GND的蓝色排针,IO管脚输出高电平时,该路稳压输出将会被打开,低电平时,该路稳压输出将会被关闭。该功能在低功耗应用里面尤为有用,比如将所有的外设或传感器供电连接在OUT1和GND1上,当需要读取传感器的数值时,打开这一路的稳压输出,完成数据的读取,然后关闭稳压供电,同时将微控制器置于休眠状态直到下次被唤醒。
LED 指示灯模块上有三种LED指示灯,分别指示模块不同部分的工作状态:
LTC3652散热片安装当使用电源适配器或10W以上大功率太阳能板时,太阳能电源管理芯片LTC3652将会运行在满载充电状态。芯片带有过热保护,当由于充电过热时,芯片会自动降低充电电流保护芯片,但为了进一步降低芯片工作温度,提高稳定性与寿命,建议用户在使用前将附送的散热片和导热硅胶片粘在模块背面标有“Cooling Fin”的散热器安装位置,增强散热。
保护功能
应用实例使用电源适配器充电
常见问题
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