如何设计锂离子电池充电器以从太阳能板获得最大电能

太阳能是为便携式设备供电的理想能源。它已经被广泛运用于计算器和航天飞机等领域，而最近人们正考虑将之用于包括手机充电器在内的范围更广的消费电子产品中。
然而，太阳能电池板所提供的电能在很大程度上取决于工作环境，包括光密度、时间和位置等因素。因此，电池一般被用作能量存储单元。当来自太阳能板的电能有余的时候，就可以由之对电池充电；而当太阳能板提供的电能不足时，则由电池为系统供电。我们该如何设计锂例子电池充电器，以便从太阳能电池中获取最大的电能，并有效地对锂电池充电呢？首先我们要讨论太阳能电池的工作原理和电气输出特性，然后会讨论电池充电系统要求以及匹配太阳能电池特性的系统解决方案。

太阳能电池的I-V特性
太阳能电池一般由p-n结组成，p-n结中的光能(光子)通过导致电子和空穴的重新组合而产生电流。由于p-n结的特性类似于二极管的特性，我们一般以如图1中所示的电路作为太阳能电池特性的一个简化模型。

电流源IPH产生的电流和太阳能电池上的光量度成正比。在没有负载连接的时候，几乎所有产生的电流都流过二极管D，其正向电压决定着太阳能电池的开路电压(VOC)。该电压会因各种类型太阳能电池的特性不同而有所差异。但是，对于大多数硅电池而言，这一电压都在0.5V到0.6V之间，这也是p-n结二极管的正常正向电压。
在实际太阳能电池应用中，并联电阻(RP)的泄漏电流很小，而Rs则会产生连接损耗。随着负载电流的增加，太阳能电池产生的大部分电流被从二极管中分出来并进入负载。不管负载电流多大，这个过程对于输出电压的影响都很小。