设计太阳能嵌入式系统的 PCB 设计标准

设计太阳能嵌入式系统的 PCB 设计标准

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。 像往常一样，我学会了谨慎，因为我的第一个太阳能原型机在雨天甚至没有用完。

有很多方面需要考虑和规划，以确保您的太阳能嵌入式系统可以在没有阳光的情况下继续工作几天。

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，因为它们比多晶或薄膜更有效，并且在炎热天气下表现良好。 一些面板可以将高达 22% 的阳光转化为电能。 话虽如此，单晶和多晶的能源效率可能因供应商而异，因此最好提前确认这些细节。 PCB 组装和 PCB 加工制造商解释了设计太阳能嵌入式系统的 PCB 设计标准。

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下降到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数天或数周无法接受任何阳光。 您需要一块容量足够的电池，还需要确保太阳能电池板的充电率高于电池的使用率。 如果充电需要 5 小时，放电仅需 2 小时，效率不是很高。

3. 阳光

从某种程度上来说，太阳能技术非常简单。 没有阳光，就没有电。 然而，不一定要有8小时的阳光，这意味着你的太阳能电池板可以有效发电8小时。 还有一个术语叫“峰值日照时间”，此时太阳在天空中最高，太阳能电池板的能源效率最高。 了解这个变量并计算您的峰值日照时数是一件好事。

4、堵塞和灰尘

曾经有一段时间，我们的一台太阳能开放式停车机没电了。 经过几个小时的检查，我们发现每个硬件都安装在树下，阴影遮住了部分太阳能电池板。 如果太阳能电池板的一小部分被灰尘、阴影或落叶覆盖，其效率将大大降低。 这就是为什么最好为要使用的位置规划太阳能设计指南。

5.功率增强模块

使用大量电量的模块将使您的电池运行得更快。 然而，某些应用需要耗电模块，例如热敏打印机、WiFi 或 GSM 模块。 在这种情况下，有必要了解和预测组件的用电量，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GSM模块两次即可将信息传输到数据中心。 正确估计数据的估计大小和传输速度将提供一个数字，指示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向非太阳能应用的极限，但太阳能使这个过程更加微妙。 需要一些时间来获得正确的固件结构。 它允许您的太阳能嵌入式系统在多云天气下持续数周而不是数天。 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。 微控制器只能通过选定的中断或预定的定时器从深度睡眠模式中唤醒。

7. 节能硬件设计

在设计太阳能嵌入式系统的硬件时，必须最小化空闲电流。 在非太阳能供电系统中，节省1mA的电流可能可以忽略不计，但在太阳能供电系统中，阴天时可以延长工作时间。 一个好的策略是为微控制器和外围 IC 控制的逻辑提供单独的电源通道。 无论微控制器采用何种工作模式，这都可以消除系统不使用时不必要的功耗。

最好的太阳能嵌入式系统在闲置时消耗的电量最少。

为什么需要分析您的传输网络

当你被困在沙漠里的时候，你才会意识到水的珍贵，尤其是当你快要倒下最后一滴水的时候。 同样的原理也适用于太阳能嵌入式系统的电源效率。 电力传输网络分析使您能够评估 PCB 上的铜布线是否足以有效地将电力传输到负载。 您需要避免铜平面之间的狭窄空间或小过孔。 这会导致电阻损失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，因此如果您的软件提供此功能，则值得利用它。 PCB 组装和 PCB 加工制造商解释了设计太阳能嵌入式系统的 PCB 设计标准。