光，本質(zhì)上是一種能源。自然界中，太陽(yáng)光是一個(gè)免費(fèi)且容易獲得的能源。陽(yáng)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(yáng)能板）時(shí)，在能量的驅(qū)動(dòng)下，電子開(kāi)始流動(dòng)，接入線路后會(huì)產(chǎn)生電流，這樣就把太陽(yáng)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(shí)候，還可以把這些剩余的能源給儲(chǔ)存起來(lái)（給電池充電），在夜晚、陰雨等沒(méi)有陽(yáng)光又需要用電的時(shí)候，就改由電池來(lái)供電。

一個(gè)完整的、小系統(tǒng)光伏太陽(yáng)能設(shè)備方框圖為：

太陽(yáng)能板發(fā)出的電，并非一個(gè)穩(wěn)定的電源。一天之中，太陽(yáng)的位置會(huì)不斷的發(fā)生變化，太陽(yáng)能板的輸出功率，會(huì)隨著陽(yáng)光的強(qiáng)度，光線與太陽(yáng)能板所形成夾角的變化而變化，忽大忽小。這樣，就需要一個(gè)稱(chēng)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(zhuān)用IC，再配合簡(jiǎn)單的外圍電路來(lái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整的應(yīng)用。下圖為TI廠家所提供的，型號(hào)為BQ24650的MPPT應(yīng)用電路圖：

以下是一個(gè)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(yáng)能輸入和充電模塊。如圖所示，二極管D3的作用是在無(wú)太陽(yáng)能輸入時(shí)，阻斷電池對(duì)太陽(yáng)能板的反向放電。然而，此類(lèi)單向二極管元件會(huì)引入顯著能量損耗：以標(biāo)稱(chēng)55W的太陽(yáng)能板為例，一般實(shí)測(cè)最大輸出功率約36W，當(dāng)MPPT工作點(diǎn)設(shè)定為18V時(shí)，在滿(mǎn)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(duì)系統(tǒng)構(gòu)成無(wú)效負(fù)荷。

大部分需要使用太陽(yáng)能設(shè)備的地方，通常是普通電力無(wú)法覆蓋且無(wú)人值守的場(chǎng)所，這類(lèi)設(shè)備通常需要滿(mǎn)足定時(shí)/或者應(yīng)急狀態(tài)下的工作需求，同時(shí)須具備在長(zhǎng)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(wú)效能耗。

那么如何優(yōu)化應(yīng)用方案呢？以下是兩個(gè)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(cè)到輸入電壓低于MPPT電壓值，則斷開(kāi)繼電器（或者其它的關(guān)斷電路）；

2、同時(shí)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(shí)并且持續(xù)的檢測(cè)到太陽(yáng)能電壓低于18V，且太陽(yáng)能的輸出電流小于0.1A，則認(rèn)為已無(wú)陽(yáng)光，斷開(kāi)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(dòng)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(kāi)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(chēng)55W的太陽(yáng)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(yáng)，該MPPT就以滿(mǎn)載的電流對(duì)電池組充電。在測(cè)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(yáng)光強(qiáng)度最大的時(shí)候，MPPT以至少3A的連續(xù)電流對(duì)電池充電，而此時(shí)段，設(shè)備內(nèi)部溫度也只會(huì)到大約55℃。

視頻攝像頭每一小時(shí)定時(shí)工作一次，先360度環(huán)掃描，然后再對(duì)幾個(gè)預(yù)設(shè)的重點(diǎn)區(qū)域攝像，所有的圖像通過(guò)4G設(shè)備回傳到后臺(tái)；并支持后臺(tái)在任何時(shí)間點(diǎn)對(duì)攝像頭進(jìn)行操控。持續(xù)的測(cè)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(yáng)能視頻監(jiān)控系統(tǒng)。