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使用帶有小型太陽能電池的超級電容器進行電源管理和能量存儲，第 1 部分
環(huán)境有豐富的能量，但很少有力量。能量收集可以利用環(huán)境的“無限”能源，并避免連接到主電源的成本或更換和處理電池的耗時且對環(huán)境敏感的任務。許多應用都有成本和尺寸限制，因此本文將著眼于使用小型太陽能電池。近年來，太陽能電池已投入大量開發(fā)工作，使其成為最高效、最有效和可用的小型能量收集器。能量收集為無線傳感器等自主應用提供了方便且具有成本效益的能量供應，并且無線傳感器網(wǎng)絡 (WSN) 正變得無處不在。本文將重點關(guān)注環(huán)境收集的太陽能，如果在房間內(nèi)沒有檢測到，它可以為運動傳感器提供動力以關(guān)閉燈，
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使用帶有小型太陽能電池的超級電容器進行電源管理和能量存儲，第 2 部分
設(shè)計師面臨的首要選擇是使用單電池還是雙電池超級電容器。超級電容器是低壓器件，典型的最大電池電壓為 2.7V。具有 2 個串聯(lián)電池的雙電池超級電容器使該最大電壓翻倍。單電池解決方案成本更低，需要的空間更少，并且不需要電池平衡。如果應用的最大-最小電壓為 3V–2V，例如 BLE，則在降低的電壓范圍(例如 2.7V–2.0V)上運行該應用，并使用單個電池。如果應用最小電壓大于最大單節(jié)電壓，例如 GPRS 模塊的 3.2V，那么雙節(jié)超級電容器是直接提供峰值負載電流的超級電容器的最佳解決方案。
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使用帶有小型太陽能電池的超級電容器進行電源管理和能量存儲，第 3 部分
太陽能電池會將電流輸送到短路狀態(tài)，因此如果 Vsolar_cell > 在汲取負載電流時為負載供電所需的最小電壓，并且太陽能電池的開路電壓，Vsolar_oc < 最大超級電容器電壓，這提供了固有的過電壓保護，那么最簡單的充電電路如圖 7所示。二極管防止超級電容器向太陽能電池放電，選擇肖特基用于低正向電壓，BAT54 用于低漏電流，因此太陽能電池不會耗盡超級電容器低光照水平。
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使用帶有小型太陽能電池的超級電容器進行電源管理和能量存儲，第 4 部分
在本系列的前面部分中，我們回顧了太陽能電池的性能、如何選擇和尺寸超級電容器、超級電容器充電電路的要求和充電 IC 特性。我們現(xiàn)在將使用兩個案例研究來詳細說明這些屬性。 案例研究 1：在 100 勒克斯的低光照條件下，在室內(nèi)使用小型太陽能電池為使用 CAP-XX GA109 的藍牙低功耗傳感器供電 在這種情況下，我們使用了在低至 100 勒克斯的室內(nèi)光線下運行的低功耗 BLE 傳感器。傳感器只在有光的情況下工作，因此超級電容只需要支持數(shù)據(jù)采集和傳輸即可。
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使用帶有小型太陽能電池的超級電容器進行電源管理和能量存儲，第 5 部分
在本案例研究中，我們將使用案例 1 中使用的相同太陽能電池，但在陽光明媚的日子使用戶外照明。這將用于支持每 ? 小時持續(xù) 2 秒的 SMS。SMS 突發(fā)使用 10 類 GPRS 傳輸，在 25% 占空比下具有 2A 1.1ms 脈沖。此應用中的最大最小電壓為 3.8V – 3.0V，超級電容器應支持 12 小時無光傳輸。CAP-XX 最近發(fā)布了從 1 到 400F 的具有成本效益的圓柱形電池系列，適用于需要更高 C 但不受工業(yè)設(shè)計限制為薄棱柱形尺寸的應用。
