如何从单节光伏电池收集能量？

为了简化仪器、监视和控制应用的无线通信所需的配电系统，电源设计师努力寻找不依赖电网的器件。电池显然是立即能想到的解决方法，让人们出现了能不依赖电网的幻想，但是电池要更换或再充电，这意味着最终还是要连接到电网上，而且要昂贵的人工干预和维护。我们提出用能量收集的方法，使用这种方法时，能量是从紧挨着仪器的环境中收集的，无需连接到电网就可以使仪器永久运行，而且最大限度地减少或消除了维护需求。

可以收集各种环境能源以出现电能，包括机械振动、温度差和入射光。其中，光伏能量收集有广泛的适用范围，因为光几乎到处都有，光伏(PV)电池价格相对较低，而且与其他环境能量收集解决方法相比，能出现相对较高的功率。因为光伏能量收集方法供应相对较高的能量输出，所以可用来给无线传感器节点供电，还可用来给较高功率的电池充电应用供电，以延长电池寿命，从而在某些情况下完全无需有线充电。

串联连接的高压光伏电池组能供应充足的功率，但单节光伏电池解决方法却很少见，因为单节光伏电池在有负载情况下出现的电压很低，从这么低的电压难以出现有用的电源轨。几乎没有升压型转换器能从电压很低、阻抗相对较高的单节光伏电池出现输出。不过，LTC3105是专门为应对这类挑战而设计。该器件具有超低的250mV启动电压和可编程最大功率点控制，能从富有挑战性的光伏电源出现大多数应用所需的典型电压轨(1.8～5V)。

了解光伏电池电源

可以用一个电流源与一个二极管并联来建立光伏电源的电模型，如图1所示。更复杂的模型可显示一些次要影响，但是就我们的目的而言，这个模型足够充分了。

图1简单的光伏电池模型

反映光伏电池特性的两个常见参数是开路电压和短路电流。光伏电池的典型电流和电压曲线如图2所示。请注意，短路电流是该模型电流发生器的输出，而开路电压是该模型二极管的正向电压。随着光照射量的新增，该发生器出现的电流也新增，同时IV曲线向上移动。

图2典型的光伏电池I-V曲线