為了保證安全生產(chǎn),，需要對很多設(shè)備進行在線監(jiān)測,，如電力系統(tǒng)的輸電線路，輸電桿塔等,。但是,，由于這些設(shè)備安裝在野外，監(jiān)測裝置不能采用市電進行供電,，供電問題成為一個難題,。太陽能電是發(fā)展最為迅速的一種綠色能源，太陽能作為清潔的可再生能源,，越來越受到人們的重視,，利用太陽能對這些監(jiān)測裝置進行供電，是一種行之有效的辦法,。
本文設(shè)計的太陽能供電電源,，由光伏電池、鋰電池,、鋰電池充電管理單元、超級電容器組成,。在陽光充足的情況下,，利用太陽能對鋰電池進行充電，并輸出穩(wěn)定電壓,，向用電裝置供電,；當(dāng)陽光不足或陰雨天氣時，利用鋰電池作為后備電源向用電裝置供電,；同時,，采用超級電容器，利用其功率密度大的特點,，使電源的負載適應(yīng)能力(尤其是大功率脈動負載)有較大的提高,。
1 BQ24200的主要特點
BQ24200是用于限流應(yīng)用的單節(jié)鋰粒子電池充電管理芯片。其對鋰電池進行充電,，如果電池電壓低于內(nèi)部低電壓閥值時,，首先是預(yù)充電階段，采取涓流充電方式對電池進行充電，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，以最大電流對電池進行充電,，直到電池充電到期望的電壓值充電過程結(jié)束,。
B024200的基本特征和參數(shù)哺如下：
1)特別的設(shè)計使其具有電流限制功能；
2)充電時,，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；
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；
6)具有預(yù)充電功能,；
7)輸入電壓低時自動進入睡眠模式,；
8)具有充電狀態(tài)指示或用于主機狀態(tài)檢測接口指示；
9)帶有溫度監(jiān)測功能,。
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
本系統(tǒng)用太陽能電池將太陽能轉(zhuǎn)換成直流電后,，經(jīng)充電電路存儲到蓄電池,，再經(jīng)過放電電路，按不同的供電要求供給不同的直流負載,。
電源的總體設(shè)計包括：太陽能電池供電電路,、鋰電池、鋰電池充電管理單元,、超級電容器,。其電路如圖2所示。
3．1 太陽能電池板及鋰電池
太陽能電池板在使用中必須注意兩個主要問題：一是功率的選取,，另一個是電壓的選取,。BQ24200的工作電壓為：最低門檻電壓214 V，最高工作電壓是16．5 V,。太陽能電池板的輸出電壓一定要滿足B024200的工作電壓范圍,，以免對其造成損壞,。根據(jù)需要，可選取額定輸出電壓為9 V,，開路電壓為10．8 V的太陽能電池板進行供電,。太陽能電池輸出功率Wp是標(biāo)準(zhǔn)太陽光照條件下，即：歐洲委員會定義的101標(biāo)準(zhǔn),，輻
射強度1 000 W／m2,，大氣質(zhì)量AM1．5，電池溫度25℃條件下,，太陽能電池的輸出功率,。由于不同地區(qū)的日照時問和太陽照射角度不同，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：首先在能夠滿足夜晚裝置工作的前提下,，把白天太陽能電池組件的能量盡量存儲下來，同時還要能夠存儲滿足連續(xù)陰雨天用電裝置連續(xù)工作的電能,。蓄電池容量過小不能夠滿足裝置連續(xù)工作的需要,；蓄電池容量過大，一方面蓄電池始終處在虧電狀態(tài),，影響蓄電池壽命,，同時造成浪費。
3．2 溫度限制
通過監(jiān)測引腳TS對地的電壓,，實現(xiàn)對電池溫度的實時監(jiān)測,。TS引腳的電壓由熱敏電阻RT1、RT2和Vcc來產(chǎn)生,；根據(jù)TS引腳電平的高低,，對電池的充電進行高低溫保護。TS引腳上的電平在其內(nèi)部電壓VTS1和VTS2之間時,，BQ24200對電池充電,，否則，充電停止,。
熱敏電阻的選取方法如下：
對于負溫度系數(shù)的熱敏電阻：
對于正溫度系數(shù)的熱敏電阻：
其中：RTc是熱敏電阻低溫時的電阻值；RTH是熱敏電阻高溫時的電阻值,。
3．3 超級電容器
超級電容器是介于傳統(tǒng)蓄電池與傳統(tǒng)靜電電容器之間的新概念能量儲存器件,。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的使用壽命。
與傳統(tǒng)蓄電池相比,，超級電容器具有更大的功率密度(10倍以上),，充電時間短,，釋放能量速度快、循環(huán)壽命長,、對環(huán)境無污染等特點,。本電源電路設(shè)計中加入了超級電容器，解決了瞬間大功率供電問題,，電路簡單可靠,，無需維護。
4 結(jié)束語
本文對鋰電池充電管理芯片BQ24200的主要特性,、內(nèi)部結(jié)構(gòu)作了詳細的介紹,。利用BQ24200對鋰電池進行充電，設(shè)計了一種太陽能供電電源,，適用于在野外工作的有源電子設(shè)備,。通過采用超級電容，解決了目前線監(jiān)測系統(tǒng)經(jīng)常采用的帶有GSM／GPRS模塊的監(jiān)測終端瞬間大功率供電的問題,。設(shè)計的太陽能供電電源,，已成功運用于電纜接頭在線監(jiān)測系統(tǒng)，供電穩(wěn)性可靠,。