Vishay/BC Components 196 HVC ENYCAP? V-Harvester板是一款光伏（PV）收集備份電路，配有電壓為4.2V的超級電容器。MAL219699005E3是一款獨立電路板，采用TEMD5080X01微型光伏電池或micro USB充電。 V-Harvester板配有4F/4.2V 196 HVC ENYCAP? 混合儲能電容器，工作溫度范圍為-20°C至85°C。在接口有電源需求時，該板控制器使用低壓差穩(wěn)壓器（LDO）將電源電壓更改為目標(biāo)電壓。196 HVC ENYCAP? V-Harvester板包括一組跳線，板采用64mm × 69mm尺寸。該板用于汽車、航空電子、軍事、航天、計算機、消費類、工業(yè)、醫(yī)療和電信等應(yīng)用。

數(shù)據(jù)手冊：*附件：Vishay ， BC Components 196 HVC ENYCAP? V-Harvester板數(shù)據(jù)手冊.pdf

特性

• 輸入電壓：5.5VIN
• 超級電容器電壓：4.2V
• 工作溫度范圍：-20 °C至+85 °C
• 尺寸：64 mm x 69 mm
• 配備196 HVC ENYCAP?混合儲能電容器

電路板概述

基于Vishay 196 HVC ENYCAP? V-Harvester板的無電池IoT節(jié)點能量采集技術(shù)解析

一、系統(tǒng)概述與設(shè)計理念

V-Harvester板是一款面向物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點的光伏能量采集與存儲解決方案，核心目標(biāo)是通過能量采集技術(shù)徹底消除電池更換需求。該演示電路板采用獨立運行設(shè)計，支持通過TEMD5080X01微型光伏電池或Micro USB進行充電。

?核心系統(tǒng)架構(gòu)?：

• ?輸入源?：光伏電池（PV）或USB接口
• ?控制核心?：e-peas低功耗AEM10941控制器
• ?能量存儲?：4F/4.2V 196 HVC ENYCAP?混合儲能電容
• ?輸出管理?：低壓差線性穩(wěn)壓器（LDO）

二、關(guān)鍵技術(shù)特性分析

2.1 能量采集與轉(zhuǎn)換

輸入功率通過AEM10941控制器進行升壓轉(zhuǎn)換，達到超級電容的工作電壓4.2V。當(dāng)接口或ENLV、ENHV設(shè)置存在功率需求時，控制器將供電電壓轉(zhuǎn)換為目標(biāo)輸出電壓。默認設(shè)置為1.8V（低電壓）和2.5V（高電壓），通過高阻抗電阻網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)精確調(diào)節(jié)。

2.2 存儲系統(tǒng)設(shè)計

默認配置采用4F/4.2V 196 HVC ENYCAP?混合儲能電容。板載還提供了跳線選項，可連接背面的其他存儲電容或BATT_CN電池連接器。

?電壓配置選項?：

• ?過充電保護電壓?：4.29V
• ?LDO使能電壓?：2.9V
• ?過放電保護電壓?：2.8V
• ?高壓輸出電平?：2.5V

2.3 系統(tǒng)狀態(tài)指示

• ?Status 2綠色LED?：作為周期性生命信號指示器，約每5秒閃爍一次
• ?紅色LED?：指示USB端口供電狀態(tài)
• MPPT信號始終保持活躍，即使在極暗環(huán)境下

三、工作模式與跳線配置

3.1 最小跳線設(shè)置要求

1. ? 黃色跳線"PRIM/NoPrim" ?：設(shè)置為無原電池連接
2. ? 綠色跳線"-0.5V" ?：用于光伏設(shè)置
3. ?AEM Batt設(shè)置?：選擇儲能源（默認為196 HVC）
4. ?AEM SRC設(shè)置?：選擇光伏或USB輸入
5. ?CFG2設(shè)置?：設(shè)為0以定義默認1.8V和2.5V設(shè)置

3.2 輸出電壓激活

• ?低電壓1.8V輸出?：設(shè)置ENLV跳線至1
• ?高電壓2.5V輸出?：設(shè)置ENHV跳線至1
• ?控制選項?：ENHV可通過SENS_CN接口進行控制

四、光伏采集性能分析

4.1 光電二極管特性

采用硅PIN光電二極管TEMD5080X01，具備以下技術(shù)參數(shù)：

• ?有效敏感面積?：7.7 mm2
• ?最大輸出電流?：直射陽光下可達2mA（1.5 AM條件）

4.2 光響應(yīng)特性

?光照測試條件?：

• 100W白熾燈泡：最大120μA（800 lx條件下）
• LED燈（2700K 45mA可調(diào)光）：最大120μA（4800 lx條件下）
• 直射陽光條件：可達600μA以上

五、系統(tǒng)功耗與能效優(yōu)化

5.1 低功耗設(shè)計

高阻抗分壓器由多個電阻組成，總功耗不超過0.1μA。采用的電阻包括：

• RCWP040220M0FKEC：0402 1%厚膜20MΩ
• MCT06030C1005FP500：0603 ±1%薄膜10MΩ

5.2 能效測量數(shù)據(jù)

基于外部光伏輸入的實際測試結(jié)果：

? 案例1：平衡狀態(tài)（3×PV） ?

• ?輸入功率?：1.82mW（1.27V，1.43mA）
• ?輸出功率?：1.05mW（1.82V，0.58mA）
• ?轉(zhuǎn)換效率?：57.7%
• ?ENYCAP?電壓?：3.46V

六、接口連接與系統(tǒng)集成

6.1 傳感器接口設(shè)計

SENS_CN接口精心布局，兼容Vishay SensorXplorer?開發(fā)板。關(guān)鍵引腳配置：

七、最小實現(xiàn)方案與尺寸優(yōu)化

7.1 核心組件尺寸

• ?控制器芯片電路?：12mm×12mm（約150mm2）
• ?光伏電池?：2×5mm×4mm（40mm2）
• ? 196 HVC ENYCAP? ?：7.5mm×7.5mm（約60mm2）

7.2 總系統(tǒng)尺寸

考慮10%余量和間距，最小可實現(xiàn)電路尺寸為275mm2。該方案提供：

• ?存儲能量?：13.8Ws
• ?采集功率?：直射陽光下平均2mW
• ?峰值脈沖功率?：200mW（2.5V@80mA）
• ?最大連續(xù)電流?：25mA

八、應(yīng)用前景與技術(shù)價值

V-Harvester板的創(chuàng)新設(shè)計為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備提供了真正意義上的免維護電源解決方案。通過優(yōu)化的能量采集效率和智能電源管理，該系統(tǒng)特別適用于以下應(yīng)用場景：

• 環(huán)境監(jiān)測傳感器網(wǎng)絡(luò)
• 智能農(nóng)業(yè)監(jiān)測設(shè)備
• 工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控節(jié)點
• 智能建筑傳感器