Da bi poenostavili širjenje brezžičnih komunikacij pri aplikacijah instrumentov raznih veličin, spremljanja in nadzora, si razvijalci oskrbe z električno energijo prizadevajo doseči neodvisnost od omrežnega napajanja. Baterije so rešitev, na katero najprej pomislimo. Te sicer ponujajo iluzijo neodvisnosti od omrežja, vendar je potrebna menjava ali polnjenje, kar spet pomeni občasno priključitev na omrežje in drage človeške vire za posredovanje in vzdrževanje.
Če začnemo pridobivati energijo za delovanje elektronskih naprav z zbiranjem iz neposredne okolice, imamo na voljo neprekinjeno delovanje, ki ni časovno omejeno, brez kakršnekoli priključitve na omrežje in z minimalno ali sploh brez potrebe po vzdrževanju.
V okolici lahko uporabimo in zajamemo različne vire energije za proizvodnjo električne energije, vključno z mehanskimi vibracijami, temperaturno razliko in vpadno svetlobo. Linear Technology proizvaja različne rešitve za upravljanje moči, ki rešujejo težave, ki so značilne za zajemanje energije okolice iz nizkoenergetskih virov, na primer LTC ® 3588 za vibracijske vire, LTC3108/LTC3109 za toplotne in zdaj tudi LTC3105 za aplikacije s fotovoltaičnimi (FV) viri pridobivanja energije. FV način pridobivanja energije je zelo primeren, saj je svetloba skoraj povsod na voljo, FV celice so relativno poceni in lahko zajamejo razmeroma veliko količino energije v primerjavi z drugimi rešitvami za pridobivanje energije iz okolja. Zaradi relativno visoke izhodno energije se lahko s FV zajeta energija uporablja za pogon brezžičnih senzorskih enot, kot tudi za polnjenje baterij, ki zahtevajo večje napajalne moči za podaljšanje življenjske dobe baterij, kar v nekaterih primerih v celoti odpravi potrebo po priključitvi na druge načine polnjenja.
Medtem, ko so visokonapetostni nizi serijsko povezanih FV celic pogosti, so rešitve z eno samo FV celico zaradi težavnosti pridobivanja koristne energije iz nižje napetosti pod obremenitvijo, zelo redke. Zelo malo pretvornikov za zvišanje napetosti lahko na svojem izhodu ustvari kaj koristnega iz nizke vhodne napetosti ob razmeroma visoki impedanci, ki jo ima ena FV celica. LTC3105 pa je izdelek, ki je posebej zasnovan za spopad s tem izzivom. Njegova ultra nizka napetost začetka delovanja je pri 250mV. Programabilno krmiljenje točke maksimalne izhodne moči omogoča, da lahko nastavimo na izhodu tipične napajalne napetosti (1,8-5V), potrebne za delovanje tudi najzahtevnejših aplikacij, ki jih želimo napajati iz FV virov.
RAZUMEVANJE VIROV FOTOVOLTAIČNIH CELIC
FV vire lahko električno modeliramo kot tokovni vir, ki je povezan vzporedno z diodo, kot je prikazano na sliki 1. Bolj zapleteni modeli upoštevajo tudi sekundarne učinke, vendar za naše namene ta model čisto dovolj.
Dva skupna parametra, ki sta značilna za FV celice sta napetost odprti sponk in kratkostični tok. Tipične krivulje za tok in napetost FV celice so prikazane na sliki 2. Upoštevajte, da je tok kratkega stika izhod tokovnega generatorja tega modela, medtem ko je napetost odprtih sponk napetost diode modela v prevodni smeri. Kot se svetloba povečuje, se veča tudi tok iz generatorja in IV krivulji naraščata.
Pridobivanje energije iz ene same fotovoltaične celice samogradnje
