為了保證安全生產，需要對很多設備進行在線監測，如電力系統的輸電線路，輸電桿塔等。但是，由于這些設備安裝在野外，監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測裝置進行供電，是一種行之有效的辦法。

　　本文設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，并輸出穩定電壓，向用電裝置供電；當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是用于限流應用的單節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部低電壓閥值時，首先是預充電階段，采取涓流充電方式對電池進行充電，這樣可修復深度放電的電池；預充電結束后，在內部限制的電流以下，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束。

　　B024200的基本特征和參數哺如下：

　　1）特別的設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鋰離子電池充電設計；

　　3）內部集成500 mA功率晶體管；

　　4）內部電壓調整精度為0．5％；

　　5）電池插入和移除檢測；

　　6）具有預充電功能；

　　7）輸入電壓低時自動進入睡眠模式；

　　8）具有充電狀態指示或用于主機狀態檢測接口指示；

　　9）帶有溫度監測功能。

　　2 BQ24200的內部結構和引腳功能

　　BQ24200的內部結構如圖1所示。

　　引腳功能：

　　IN：連接到內部P溝道功率晶體管源極。

　　OUT：連接到內部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）：外部電池溫度監測回路輸入。

　　STAT（Charge status output）：不同充電狀態指示。

　　VCC（Supply voltage input）：電源輸入。

　　3 電源的總體設計

　　本系統用太陽能電池將太陽能轉換成直流電后，經充電電路存儲到蓄電池，再經過放電電路，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是標準太陽光照條件下，即：歐洲委員會定義的101標準，輻射強度1 000 W／m2，大氣質量AM1．5，電池溫度25℃條件下，太陽能電池的輸出功率。由于不同地區的日照時問和太陽照射角度不同，需要根據應用的區域選取合適的容量。

　　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陰雨天用電裝置連續工作的電能。蓄電池容量過小不能夠滿足裝置連續工作的需要；蓄電池容量過大，一方面蓄電池始終處在虧電狀態，影響蓄電池壽命，同時造成浪費。

　　3．2 溫度限制

　　通過監測引腳TS對地的電壓，實現對電池溫度的實時監測。TS引腳的電壓由熱敏電阻RT1、RT2和Vcc來產生；根據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：

　　對于負溫度系數的熱敏電阻：

　　對于正溫度系數的熱敏電阻：

　　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蓄電池與傳統靜電電容器之間的新概念能量儲存器件。與傳統電容器相比，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、循環壽命長、對環境無污染等特點。本電源電路設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 結束語

　　本文對鋰電池充電管理芯片BQ24200的主要特性、內部結構作了詳細的介紹。利用BQ24200對鋰電池進行充電，設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備。通過采用超級電容，解決了目前線監測系統經常采用的帶有GSM／GPRS模塊的監測終端瞬間大功率供電的問題。設計的太陽能供電電源，已成功運用于電纜接頭在線監測系統，供電穩性可靠。