光，本質(zhì)上是一種能源。自然界中，太陽光是一個免費(fèi)且容易獲得的能源。陽光照射到晶體硅電池或者薄膜電池的表面（通俗叫法就是太陽能板）時，在能量的驅(qū)動下，電子開始流動，接入線路后會產(chǎn)生電流，這樣就把太陽能轉(zhuǎn)換成直流電源，并給后端的負(fù)載供電。在負(fù)載不需要用電/或者輕載的時候，還可以把這些剩余的能源給儲存起來（給電池充電），在夜晚、陰雨等沒有陽光又需要用電的時候，就改由電池來供電。

一個完整的、小系統(tǒng)光伏太陽能設(shè)備方框圖為：

太陽能板發(fā)出的電，并非一個穩(wěn)定的電源。一天之中，太陽的位置會不斷的發(fā)生變化，太陽能板的輸出功率，會隨著陽光的強(qiáng)度，光線與太陽能板所形成夾角的變化而變化，忽大忽小。這樣，就需要一個稱之為MPPT的控制器-追蹤最大功率。目前，最小系統(tǒng)的光伏設(shè)備，通常都用專用IC，再配合簡單的外圍電路來實(shí)現(xiàn)一個完整的應(yīng)用。下圖為TI廠家所提供的，型號為BQ24650的MPPT應(yīng)用電路圖：

以下是一個在某廠家推薦的應(yīng)用電路圖基礎(chǔ)而設(shè)計(jì)出的電路圖，僅保留太陽能輸入和充電模塊。如圖所示，二極管D3的作用是在無太陽能輸入時，阻斷電池對太陽能板的反向放電。然而，此類單向二極管元件會引入顯著能量損耗：以標(biāo)稱55W的太陽能板為例，一般實(shí)測最大輸出功率約36W，當(dāng)MPPT工作點(diǎn)設(shè)定為18V時，在滿功率輸出條件下，該二極管至少產(chǎn)生0.7V * 2A=1.4W（按典型工況電流2A計(jì)算）的功率損耗，這種以熱能形式耗散的能量對系統(tǒng)構(gòu)成無效負(fù)荷。

大部分需要使用太陽能設(shè)備的地方，通常是普通電力無法覆蓋且無人值守的場所，這類設(shè)備通常需要滿足定時/或者應(yīng)急狀態(tài)下的工作需求，同時須具備在長期陰雨天氣下的自持運(yùn)行能力。為便于人力運(yùn)輸，設(shè)備體積要嚴(yán)格控制。因此整體能效越高越好，設(shè)計(jì)上應(yīng)最大限度消除無效能耗。

那么如何優(yōu)化應(yīng)用方案呢？以下是兩個方案可供參考：

1、使用芯森電子的電壓傳感器件VN2A 25 P00，該器件的量程范圍10-1000V；與繼電器（或者其它的關(guān)斷電路）配合，一旦檢測到輸入電壓低于MPPT電壓值，則斷開繼電器（或者其它的關(guān)斷電路）；

2、同時使用芯森電子的電壓傳感器VN2A 25 P00和霍爾電流傳感器AN3V/或者AN4V A系列；同時并且持續(xù)的檢測到太陽能電壓低于18V，且太陽能的輸出電流小于0.1A，則認(rèn)為已無陽光，斷開繼電器。VN2A 25 P00和AN3V/AN4V A兩器件自身總消耗約30mA的電流。

以上方案，還需要嚴(yán)格注意功率MOS管選型。要根據(jù)MOS驅(qū)動器件的輸出能力去選擇參數(shù)合適的MOS管，讓MOS管快速的打開和關(guān)閉，以減小MOS自身的發(fā)熱量。

下圖是綜合上述幾點(diǎn)優(yōu)化設(shè)計(jì)后投產(chǎn)的一套完整的設(shè)備。全套設(shè)備配一塊標(biāo)稱55W的太陽能板，12.6V / 50Ah的三元鋰電池，全套設(shè)備總重量約11KG，單人背負(fù)全套設(shè)備即可爬上50米高的電力鐵塔安裝。

只要有太陽，該MPPT就以滿載的電流對電池組充電。在測試中，多次的出現(xiàn)這樣的情況，大約從上午10點(diǎn)到下午3點(diǎn)之間，陽光強(qiáng)度最大的時候，MPPT以至少3A的連續(xù)電流對電池充電，而此時段，設(shè)備內(nèi)部溫度也只會到大約55℃。

視頻攝像頭每一小時定時工作一次，先360度環(huán)掃描，然后再對幾個預(yù)設(shè)的重點(diǎn)區(qū)域攝像，所有的圖像通過4G設(shè)備回傳到后臺；并支持后臺在任何時間點(diǎn)對攝像頭進(jìn)行操控。持續(xù)的測試表明，設(shè)備最大支持到連續(xù)15天陰雨天氣下不間斷的工作。該產(chǎn)品正批量的交付給電力鐵塔、港航等行業(yè)的太陽能視頻監(jiān)控系統(tǒng)。