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设计太阳能嵌入式系统的PCB设计准则
设计太阳能嵌入式系统的PCB设计准则
在设计用于户外应用的太阳能嵌入式系统时，我采取了同样谨慎的方法。它与使用稳压电源的嵌入式系统完全不同。和往常一样，我学会了谨慎的态度，因为我的第一个太阳能原型甚至在雨天都没有用完。
有很多方面需要考虑和计划，以确保您的太阳能嵌入式系统在没有阳光的情况下可以继续工作数天。
设计太阳能嵌入式系统时要考虑的变量
1.太阳能电池板
不用说，太阳能电池板是太阳能系统中最关键的部分。单晶是太阳能电池板的首选，因为单晶比多晶或薄膜更有效，并且在炎热天气下表现良好。有些面板可以将多达22％的阳光转化为电能。话虽如此，单晶和多晶的能效可能会因其供应商而异，因此最好事先确认这些细节。
2.电池容量
对于太阳能嵌入式系统，一个重要的参数是当太阳能电池板的效率降至0％时系统的持续时间。环境因素可能会导致您的太阳能电池板几天或几周不接收任何阳光。您将需要一个具有足够容量的电池，并且还需要确保太阳能电池板的充电率高于电池的使用率。如果要花5个小时给电池充电，而仅用2个小时才能将其耗尽，则效率不是很高。
3.阳光照射
在某种程度上，太阳能技术非常简单。没有阳光，就不会产生电力。但是，没有必要拥有8个小时的日光，这意味着您的太阳能电池板可以有效地发电8个小时。还有一个术语称为“峰值日照时间”，其中太阳在天空中最高，而太阳能电池板在其能源效率最高时。知道此变量并计算您的高峰日照时间是一件好事。
4.堵塞和灰尘
曾经有一段时间，我们的太阳能开放式停车机之一一直没电。经过数小时的检查，我们发现每台硬件都安装在树下，并且阴影覆盖了太阳能电池板的一部分。如果太阳能板的一小部分被灰尘，阴影或落叶覆盖，则会大大降低其效率。这就是为什么最好针对要使用的位置计划您的太阳能设计指南。
5.功率增强模块
耗电量大的模块将使您的电池消耗更快。但是某些应用程序需要耗电的模块，例如热敏打印机，WiFi或GSM模块。在这种情况下，有必要了解和预测模块的电源使用情况，以便您可以预算太阳能电池板和电池的容量。例如，系统可能只需要每天激活两次GSM模块，即可将信息传输到数据中心。正确估算数据的估计大小和传输速度将提供一个数字，表明传输期间将消耗多少功率。
6.固件架构
尽管固件程序员可以将微控制器推到非太阳能应用的极限，但太阳能使这一过程变得更加微妙。花一些时间来获取正确的固件结构。它可以使您的太阳能嵌入式系统持续数周而不是在多云天气下持续数天。开发太阳能系统固件的最佳方法是在不使用微控制器时将其置于深度睡眠模式。微控制器将仅通过选定的中断或计划的定时器从深度睡眠模式中唤醒。
7.省电的硬件设计
在为太阳能嵌入式系统设计硬件时，必须将空闲电流降至最低。在非太阳能供电的系统中节省1mA的电流可能微不足道，但是在太阳能系统中，在阴天时可以延长工作时间。好的策略是为由微控制器控制的逻辑和外围IC提供单独的电源通道。不管微控制器的工作模式如何，这都可以在不使用系统时消除不必要的功耗。
最好的太阳能嵌入式系统闲置时消耗的功率最少。
为什么需要分析您的输电网络
当您被困在沙漠中时，您会意识到珍贵的水是多么的宝贵，尤其是当您快要跌到最后一滴水时。相同的原理适用于太阳能嵌入式系统的电源效率。功率传输网络（）分析使您可以评估PCB上的铜走线是否足以有效地向负载传输功率。您将要避免铜平面之间的狭窄空间或过孔过小。这将导致电阻损耗并产生不必要的热量。您可以在设计阶段避免这种潜在的功耗浪费，因此，如果您的软件提供了此功能，则值得利用此功能。