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能量采集PMIC如何实现光能高效利用?详解MPPT关键技术

2026-02-12


电源管理芯片(PMIC)在各类电子设备中应用广泛。它能同时管理多路供电,精准控制上电时序,从而保护那些在初始化阶段对电源敏感的器件。很多PMIC还内置DC/DC转换器,可将单路输入电压进行升压或降压,产生系统所需的其他电压。


能量采集系统中,PMIC负责管理能量来源并优化转换效率。这类PMIC除了自身功耗要低,更重要的是必须与能量源特性深度匹配。


光伏电池是典型的能量采集来源,其输出功率随光照强度不断变化。若能用光伏系统持续供电,设备便可实现近乎永续的运行——只要PMIC与光伏组件产生的能量超过设备消耗,多余电量还能存入电池。即使光伏系统仅提供部分能量,也能大幅延长设备的续航时间。


通过光伏电池充电需要电源管理。表征光伏组件特性的方法之一是测量其"I-V曲线"(如图所示)。功率曲线形态取决于照射光伏电池的光子数量:入射光强度变化会改变曲线形态,负载变化也会影响输出总功率。

太阳能电池在不同光照下的I-V曲线.png


要让光伏电池输出最大功率,必须根据入射光强度调节负载,这种技术称为最大功率点跟踪(MPPT)。大型光伏系统(如建筑屋顶或田野中的阵列)普遍采用该技术,但通常不用于能量采集型PMIC。


能量采集PMIC采用近似公式固定MPPT,通过估算固定最大功率点电压(Vmpp)来设定。该公式假设最大功率输出出现在Vmpp与开路电压(Voc)的固定比值处(例如75%或80%),工程师可通过外部电阻或PMIC预设值进行设置。


这种方法在光照相对稳定或变化缓慢的典型能量采集场景中,能显著提升能量获取效率。它以较低的实现复杂度和成本,在微型、低功耗的能量采集应用中取得了实用性与性能的平衡,成为当前让微型电子设备从环境光中持续汲取能量的关键技术支撑。


米德方格的微光充电芯片MF9006就采用了这一方法。在正常模式、关断模式和唤醒模式的切换期间,MF9006的升压转换器借助内部 MPPT(最大功率点跟踪)模块来调节。MPPT 模块接收并维护 Vmpp 的信息,采样大约每 5 秒进行一次。MF9006支持 0.05 V 至 5 V 范围内的任何 Vmpp 电平。它通过配置引脚 MPPT [1:0]为 Vmpp / Vov(输入源开路电压)提供四个值的选择:70%、75%、85%、90%。


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