太阳能应用系统DC-DC优化设计

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太阳能作为绿色的能源之一在人们的生活中大量被应用，太阳能发电、太阳能热水器、太阳能路灯等等，虽然我们在不断的增大太阳能的利用，但和辐射到地球的能量比起来那简直不值一提…

所以在我们大量普及利用的基础上如何优化设计，达到更高的利用率是我们值得考虑的问题，人们也尝试了增大阳光照射面积、延长光照时间等等，但这都很有限…

那么我们如何在有限的输入资源面前更大化的充分利用成了必须要解决的问题，下面Maxim给你带来针对太阳能进行DC-DC优化设计……

设计框图：

一、温度传感器
从太阳能板吸收的光能通过温度传感器转变成电能
DS7505- 高精度数字温度计和温度监控器
低压（1.7V至3.7V）数字温度计和温度调节器在-55°C至+125°C温度范围内提供9、10、11或12位数字温度读数，在0°C至+70°C温度范围内精度为±0.5°C。9位分辨率模式软件兼容于LM75,与DS7505的通讯可由简单的2线串行接口实现。芯片具备三个地址引脚，允许多8个DS7505挂接在同一个2线总线上，大大简化了分布式温度检测应用…被大量应用于任何对温度敏感的系统…

优势及特色：
1.具有一个专用的漏极开路输出（O.S.）和可编程故障容限，允许用户定义触发O.S.报警输出所需的连续故障条件次数
2.根据用户对存储在EEPROM寄存器中的触发门限（TOS和THYST）的定义，提供两种温度调节模式
3.软件兼容于LM75/DS75的升级版温度传感器，具有非易失温度调节门限存储

二、DC-DC转换器
通过温度传感器转变的电能通过DC-DC转换器得到我们所需要的标准电压
MAX5033 -500mA、76V、高效率、MAXPower降压型DC-DC转换器
易于使用、高效率、高压、降压型DC-DC转换器，工作于高达76V的输入电压，空载时仅消耗270μA的静态电流。脉宽调制（PWM）转换器重载时工作在固定的125kHz开关频率，轻载时可自动切换到脉冲跳频模式，以达到低静态电流和高效率。包括内部频率补偿，简化了电路应用…完美应用于工业、消费电子及分布式电源…

优势和特点：
1. 内部采用低导通电阻、高电压DMOS晶体管，以获得高效率和降低整个系统成本
2. 包括欠压锁存、逐周期限流、间歇模式输出短路保护及热关断功能
3. 内置0.4Ω高端DMOS FET、空载时，270μA的静态电流；10μA的关断电流

三、电能测量
通过DC-DC转换器的电能需经过仪器的测量及监测
78M6612 - 单相、双输出功率和电能测量IC,业内首款、也是的嵌入式交流电表方案，用于家庭和企业
一款高度集成的单相功率和能量测量与监测片上系统（SoC），包括32位计算引擎（CE）、MPU核、RTC和闪存。采用变换架构以及22位Σ-Δ ADC、四路模拟输入、数字温度补偿和高精度电压基准，能够以极少的外部元件支持较宽范围的单相、双输出功率测量应用…被大量用在消费类白色家电及自动化行业…

优势和特点：
1. 在2000:1电流范围和整个工作温度范围内保持优于0.5% Wh的精度
2. 脉冲输出提供脉冲计数功能、交流电频率计数，用于RTC、数字温度补偿
3. 提供电池备份，用于RTC和电池监测、8位MPU （80515）、单指令周期，内置ICE用于MPU调试

四、DC-DC优化：MOSFET驱动器
MAX15070A- 7A吸入电流、3A源出电流、12ns、SOT23 MOSFET驱动器
具有极小延时的微型MOSFET驱动器，提供较宽的源出/吸入电流，可以吸收7A并源出3A峰值电流。此器件为MAX5048的升级版本，具有反相和同相输入，为控制MOSFET提供更大的灵活性。同时提供两路独立的互补模式输出，可灵活地控制开关导通和关断速度…在MOSFET开关控制及转换器中大量应用…

优势及特色：
1.具有非常短的开关时间和传输延迟（12ns，典型值），非常适合用于高频电路
2. 反相和同相输入传输延迟匹配在500ps以内、热关断保护
3. 小尺寸SOT23封装，允许在下方布设PCB引线、-40°C至+125°C工作温度范围

五、通信功能
①G3-PLC
MAX2992- G3-PLC MAC/PHY电力线收发器
业内首款G3-PLC兼容调制解调器，可通过交流电力线提供半双工异步数据通信，传输速率高达300kbps。MAX2992是一款片上系统（SoC），利用Maxim的32位MAXQ30微控制器核构建物理层（PHY）和媒体访问控制（MAC）层。集成了模拟前端收发器的MAX2991能够与此器件无缝连接，共同与MAX2992 G3-PLCTM固件构成完整的G3-PLC调制解调方案…在太阳能、新能源管理及智能电网中大量应用。

优势及特色：
1. 集成了可编程陷波机制，允许对调制解调器发送频谱的某个频段进行陷波处理
2. 增强CSMA/CA和ARQ,结合网络路由协议，支持各种网络的通用MAC层服务
3. 智能通信机制和增强系统确保在任何信道条件下正常工作

②RF发送器
MAX7049（中文资料） -高性能、288MHz至945MHz ASK/FSK ISM发送器
高性能、单芯片、超低功耗ASK/FSK UHF发送器工作在288MHz至945MHz工业、科学和医学（ISM）载波频段，提供的输出发射功率，消耗少的电源电流，包括一个低相位噪声N分频合成器，支持高精度调谐、快速变频，并可有效降低带外功率。为支持窄带应用，还具有幅度整形和频率整形功能，方便用户优化频谱效率…

优势及特色：
1. 提供高达+15dBm的Tx功率，非常适合远距离通信应用
2. 配合一个低成本的微处理器控制单元（MCU）、一个晶体和少数无源元件，即可构成完整的发送器系统
3. 内置温度传感器、带有用户自定义外部环路滤波器的快速N分频合成器

③RS-232/RS-485
MAX14780E（中文资料）-+5.0V、±30kV ESD保护、失效保护、热插拔、RS-485/RS-422收发器
RS-485收发器，具有高达±30kV的ESD保护，提供高度可靠的系统性能，内置一路驱动器和一路接收器。包括失效保护电路，当接收器输入开路或短路时确保接收器输出逻辑高电平。如果挂在总线上的所有发送器被禁用（高阻），接收器将输出逻辑高电平…

优势及特色：
1. 具有热插拔功能，在上电或热插入时可以消除总线上的瞬态故障
2. 具有限摆率驱动，能够降低EMI和由于不恰当的电缆匹配所引起的反射，实现高达500kbps的无差错数据传输
3. 具有1/8单位负载输入阻抗，总线上可以挂接多达256个收发器

④CAN
MAX13051 -±80V故障保护CAN收发器，具有自动波特率模式
具有自动波特率模式、±80V故障保护的CAN收发器，可理想用于需要过压保护的设备网络和其他工业网络应用。MAX13051可以为CAN协议控制器和CAN总线的物理线路提供连接…尤其适合于电信、工业网络及设备网络节点的应用…

优势及特色：
1. 提供由发送器数据（TXD）主导的超时功能，这可以防止出错的CAN控制器将总线箝位至主导电平
2. 提供自动波特率模式，允许微控制器计算输入波特率，而不会破坏CAN协议的通信
3. 具有±6kV人体放电模型保护功能，使该系列器件可理想的应用于恶劣环境

⑤安全保护
MAX32590 -DeepCover安全微处理器，集成ARM926EJ-S处理器核
嵌入式安全处理器方案为敏感数据提供多重保护，采用先进的物理安全机制提供可靠的加密存储。DeepCover安全处理器提供安全、高成效、可协同操作的解决方案，用于构建新一代信任设备。同时能够充分利用器件带宽，支持100Mbps以太网、大型彩色LCD显示器、吉比特海量存储器等设备的高速通信…

优势及特色：
1. 提供真正的随机数发生器、电池备份RTC、非易失SRAM以及实时环境监测和篡改侦测电路，为系统级设计提供便利条件
2. 集成密码键盘和热敏打印机接口为移动POS终端提供完备方案
3. 带有公钥的安全装载器、动态故障检测的芯片防护罩和温度和电压篡改侦测

太阳能的利用在现在资源紧缺的时代变得尤其刻不容缓，它的无限、绿色、广阔、巨大的特点给人类的长久可持续发展带来了新的希望，点燃了人们开发的热情，激起了大家利用的决心……

同时太阳能的不稳定性和成本问题也成了人们所必须攻克的难题，当然这也正是挑战，相信凭借着科学技术不断的创新，人类文明持续的发展，所有的一切问题都将会是过去式。