設計初期的錯誤
最近開始在做物聯網的專案，而有一些要使用太陽能供電的需求，於是開始研究相關方案，在這裡紀錄下各種初期的嘗試錯誤。
太陽能板+升降壓模組+行動電源
一開始想說太陽能板是6V，降壓降到5v給行動電源充電之後，在讓行動電源輸出5v給IOT裝置。
於是就採購了 6V 10W的太陽能板+DC-DC模組+小米行動電源，進行組裝測試。
測試後發現，小電流的應用，如果用行動電源供給的話，會自動斷電，於是不符合需求，於是測試下一個方案。
太陽能板+4.2V輸出升降壓模組+鋰電池+5V升降壓模組
要讓電路可以持續輸出電壓，讓IOT裝置不會斷電，於是想到先把太陽能板降到4.2V對鋰電池充電，在讓鋰電池升壓到5V。
這個方案是大致可行的，但是在充電效率與電流上面不夠好，效率不夠高且電流不夠大，不過電壓輸出是穩定的，所以下一步就是要改善充電效率。
MPPT
不斷的搜尋太陽能充電相關的技術文章，發現原來MPPT這個技術在太陽能充電的時候相當重要，節錄MPPT WiKi的說明。
最大功率點追蹤（Maximum power point tracking，簡稱MPPT）是常用在風力發電機及光伏太陽能系統的技術，目的是在各種情形下都可以得到最大的功率輸出。
最大功率點追蹤主要是用在太陽能發電，不過其原理也可以應用在其輸入功率會變化的能量源：例如光能傳輸以及熱光電等。
其實這個概念就是跟高職時學基本電學的最大功率轉移是差不多的道理，蠻好了解的。
一般小型太陽能板會標注6V 9V 12V 18V等等的電壓，這些電壓就是表示這片太陽能板的最大功率點，因此在挑選太陽能板跟充電模組的時候這兩個MPPT電壓要相同，才能發揮最佳充電的效率。
找到關鍵字之後，終於找到合使用規格的MPPT充電模組。
於是架構就變成 太陽能板->MPPT充電->DC to DC模組輸出5V。
第一個能動的MVP
在淘寶上採購了各模組，用洞洞板把他們焊起來測試功能，測試後終於正常運作，效率也不錯。
採用10W 6V的太陽能板，大概可以用1.5A左右的電流去充10000mAh 3.7V的鋰電池，大約2到3小時就可以完全把電池充飽。
實際充電曲線圖
太陽能充電經驗公式
後來跟一位做大型太陽能發電的前輩聊過之後，知道他們最簡單計算一天之中太陽能板能發多少電就是以
一日4小時
的計算方式去初估，所以我這邊用10W的太陽能板的話，就是一天能發出40Wh的電。
當然如果要更詳盡的話，可以去查中央氣象局統整出來的平均日照時間，可以更精確的估算太陽能板的發電輸出。
不過對我來說，讓機器可以正常運作，隨時充飽才是最重要的，因此用大一點的太陽能板去讓備載容量高一點也沒有什麼關係。
Lipo Solar Charge V0
MVP丟到現場測試OK之後，就開始著手進行整合，並且設計電路板，我這邊把CN3791太陽能充電ic 跟 boost ic 合在同一片板子，並且將輸入輸出以XH2.54作為標準接頭，MPPT電壓選擇6V，因此太陽能板只能用6V的，但換個電阻配比就可以讓這片板子的最大功率電壓變成9v or 18v，詳情請見CN3791的datasheet。
再串接上boost電路就完成功能電路了，而在輸出部份我做了Jumper可以切換5V/12V輸出，方便各式應用使用。
實際組裝照片
有太陽日的充電曲線(10W太陽能板-10000mAh 3.7V鋰電池)
最近陰雨綿綿的充電曲線，陰天充不飽，但電壓還是可以維持在一定程度，不會沒電。
Lipo Solar Charger 電路資料
Input : 6V太陽能板
Output : 3.7V(電池直出)/5V(2A) or 3.7V/12V(0.6A)
如果對我的設計有興趣的話，歡迎到我的Github自行取用資料～
詳細電路規格也標記在github內。