专利名称：一种基于太阳能的传感器电源装置的制作方法
技术领域：
一种基于太阳能的传感器电源装置 涉及领域 本实用新型涉及一种稳压电源装置，尤其是能在无外供电源的情况下通过太阳能 为低功耗传感器提供工作电源。
背景技术：
目前，通常的检测传感器均需要供电线路或使用电池提供电能，即使个别发电式 温度传感器无需外加电源，但也仍然需要与测量、传输电路的连接，依然需要提供符合要求 的电源。有些测控现场在不能提供电源和使用电池不方便的情况下，检测传感器的应用收 到了很大的限制。另一方面，目前通常采用的电池供电方式存在持续工作时间短，需要定时 更换，对于测控点多且分散、要求实时监控的场合，显然也不能很好的满足要求。
发明内容本实用新型旨在提供一种既无需外供电源，也无内置电池，以太阳能为能源，为嵌 入式智能传感器提供工作电源的装置。可在强电磁干扰、高压、高湿度等恶劣环境中长期稳 定的工作。广泛应用于环境检测，仪器设备保护，电厂、变电站安全监控，企业和工程现场的 安全报警，工业自动化等领域。 本实用新型设有太阳能发电装置、升压/稳压充电电路、电能存储装置。所述的太 阳能发电装置设有一太阳能电池片，安装在具有散热器功能的防水外壳的上表面，朝向受 光方向；升压/稳压充电电路安装在壳体的中部且与外壳绝缘；电能存储装置处于整个装 置的最底部，与壳体紧密接触以便有效散热。 本实用新型是这样实现供电的单晶硅太阳能电池散片背面为正极，正面白条为 负极，长36毫米，宽10毫米，厚1毫米。正常光照下， 一般开路电压在3. 5V，短路电流在 40 60毫安，大太阳情况下电流最高可达80毫安。将太阳能电池产生的不稳定的电压、 小电流输出接入升压/稳压充电电路，该电路根据输入电压的大小能自动转换成升压模式 或降压模式；静态电流小(小于55iiA);输入电压在0.5V时，在满负载时也能启动工作；输 入工作电压范围宽，从0. 3 5. 5V ;输入低电压锁存的电压可设定；有输出短路保护；有输 出电压可设定及固定输出的品种供用户选择；在输出功率较低时有节能模式，可提高效率； 有可能强制按固定效率工作；在关闭电源时，负载与输入端断开；有过热保护；工作温度范 围-40 +120。C (空气自然散热时推荐-40 +85。C );小尺寸3mmX3mm QFN封装。经升 压/稳压充电电路处理的电能对可充电锂电池充电，并同时供低功耗传感器供电。 本实用新型的有益效果是适用于检测现场供电受限场合，工作环境不适于普通 电池应用的场合，强电磁干扰环境恶劣的检测场合，检测点多且分散的场合，尤其适合于环 境监控报警和要求低成本非高精度的信号测量应用，可长期置于户外。根据初步试验表明， 可方便的实现温度检测、湿度检测、光照检测、低电压/电流信号检测等应用。
图为电路图。
具体实施方式
参见电路图，该装置有三部分组成太阳能电池板、有升压稳压功能的TPS61200 芯片、可充电电池。该装置电能来源于太阳能电池片(单晶硅)，串联一个防止电能回流的 二极管SS14(保护太要能电池片)，经过并联一个电容使其功率能够满足芯片的启动，同时 该电容也起到了对电能的滤波作用。该装置中用的这个电容器件的容值是1000i!F。 第二部分即该装置的核心部分，如图所示，它是由TPS6200和它的外围电路组成。 其输出电压可设定，调节电阻Ri和&的大小可以改变输出电压值，在该装置中其输出电压 设为3. 3V，一是因为这个电压值符合负载的需要，再则这个芯片的效率在这个数值时可以 达到最高。TPS61200有升压稳压功能。在图中，为了稳定地工作，VAUX经O. liiF的电容接 地。此电容器在启动时向(:2充电到一定值后，开关才导通，它对开关管起缓冲作用。Q是 输出电容，一般取(:3 = 5Ljiif/iiH)。采用大点容量的(:3可减小输出纹波电压、减小瞬态 负载变化引起的输出电压跌落。 一般在1. 5 4. 7 ii H之间取值，在整个输入电压与输 出电压范围内有较好的性能。在该装置中^ = 2.2i!H，所以Q可以取10i!F。输出电压计 算式为V。UT = 0. 5 (R/R2+l) V，电阻R2设为220 KO，则&为2. 12MK0。 第三部分如图所示，该部分是储能和负载接口部分，从前面过来的电能经一个二 极管(以防电能回流)。储存到储能装置中，该装置用的储能器件是超级电容，通过极化电 解质来储能。它是一种电化学元件，但在其储能的过程并不发生化学反应，这种储能过程是 可逆的，也正因为此超级电容器可以反复充放电数十万次，并且超级电容有充电速度很快 的优点。 以下给出图中器件的型号与参数 太阳能电池片(单晶硅)36mmX 10mmX lmm DC-DC电路TPS61200 电容Q = 10 ii F ;C2 = 2. 1 ii F ;C3 = 10 ii F 电阻= 1120MQ ;R2 = 200KQ 可充电池超级电容2. 7V 100F
权利要求基于太阳能的传感器电源装置，其特征是一种既无需外供电源，也无内置电池，以太阳能为能源，为嵌入式超低功耗的智能传感器提供工作电源的装置。是种环保，可再生，能够长期使用的电管装置。
2. 根据权利要求1所述的基于太阳能的传感器电源装置，其特征是设有一太阳能电池，经TPS61200升压/稳压之后给超低功耗只能传感器供电的同时给超级电容充电。太阳 能电池片安装在具有散热器功能的防水外壳的上表面，朝向受光方向；升压/稳压充电电 路安装在壳体的中部且与外壳绝缘；电能存储装置处于整个装置的最底部，与壳体紧密接 触以便有效散热。
3. 根据权利要求1所述的基于太阳能的传感器电源装置，其特征是适用于检测现场 供电受限、工作环境不适于普通电池应用的场合，强电磁干扰环境恶劣的检测场合，检测点 多且分散的场合，尤其适合于环境监控报警和要求低成本非高精度的信号测量应用，可长 期置于户外。
专利摘要基于太阳能的传感器电源装置是一种新型的稳压电源装置，以太阳能为能源，以超级电容为储能装置为嵌入式智能传感器提供工作电源的装置。该装置设有太阳能电池、TPS61200、超级电容。由于TPS61200具有升压稳压功能，加宽了太阳能电池的工作的电压范围，超级电容可以使低功耗传感器长时间持续工作。可在低温，高湿度等恶劣的环境中长期稳定工作，广泛应用于环境检测，仪器设备保护，电厂、变电站安全监控，企业和工程现场的安全报警，工业自动化等领域。
文档编号H02N6/00GK201550051SQ20092027654
公开日2010年8月11日 申请日期2009年12月4日 优先权日2009年12月4日
发明者孟晗, 张彬, 徐吉, 梁妍, 王亭岭, 王娜, 陈利平, 陈建明 申请人:王亭岭;陈建明;张彬;陈利平;徐吉;王娜;孟晗;梁妍