随着物联网的发展，很多智能电子设备都朝着低功耗方向发展，光能，风能，机械能等不同的自然能源都能被利用起来作为电子设备的能量来源，本文要分享一款太阳能充电电路。

前言

大家好，我又来分享电路了，这次的电路比较干货，绝对不会让大家失望！一来作为自己记录，二来还是希望抛砖引玉，希望大家能够提出修改建议，使得电路更加完善。

本充电电路适用于物联网领域的低功耗电子产品，供电电压在5V内的电路，室内光照，比如日光灯的亮度，也能够满足电路正常工作的要求！

再次说明，电路是产品上确实使用的，我在介绍的时候有理论基础，但是不会对理论基础说明解释太多，我会尽量用简单的语言去表达效果，实在是有不懂的小伙伴可以自己补补基础知识或者评论区提问。

我是矜辰所致，全网同名，尽量用心写好每一系列文章，不浮夸，不将就，认真对待学知识的我们，矜辰所致，金石为开！

一、电路原型及元器件

首先用示意图表示一下电路的原型：

那么需要实现这个电路，需要用到的2个必不可少的元件：超级电容，太阳能电池板。
太能能电池板做为电路原型中的能量来源，超级电容作为电路原型中的储能设备。
1.1 超级电容
什么是超级电容？

借用百度百科的解释（其他具体的特性可以自行查看）：

为什么用超级电容而不用电池？

简单来说就是：使用场景和超级电容的特点。
超级电容充放电电路比电池简单；
超级电容体积小适用于物联网的小型低功耗产品；
超级电容能量转换效率高，自放电小；
和电池相比过充、过放都不对其寿命构成负面影响。

超级电容的样子
超级电容有各种各样，在我们今天推荐的电路中，我使用的超级电容长相如下：

在超级电容的选择上，要根据自己的需求来选择超级电容的参数。

在一般的单片机应用电路中，常用的有 3.3V 供电或者 5V 供电的系统，对应的超级电容主要参数就是最大电压值和容量：

注意超级电容的容量越大，不仅意味着所需要的充电时间越长，也意味着整个电路“启动”的时间越长，因为容量大，所以需要达到负载能够正常运行的电压的启动时间越长！

相对来说松下和 ELNA 的超级电容是质量比较好的，当然国内也有很多厂家也是还不错的：比如我使用过的一款型号为：EECF5R5U155。（上面产品实物图就是用的这个型号，仅供参考）

1.2 太阳能电池板

什么是太阳能电池板？

这个就一张图就行了吧：

但是需要说明的是，我们的应用场合，并不需要用到图中这么大的太阳能电池板，用 非晶硅太阳能电池片 来形容更加合适，上面的太阳能电池板也是由许多小型的 太阳能电池片 组合起来的。

其中电流指标影响着充电的速度，其实也代表着电池板的工艺水平，这点我们倒是不用太在意，充电快一点和充电慢一点，虽然确实是产品的一个重要指标，但不是我们需要讨论的范畴。

电池板有2个电压指标，一个开路电压，一个工作电压。

开路电压可以简单而定理解，它给超级电容充电理论能充到的最大电压值。

工作电压可以简单的理解为，带了负载以后，他能输出的最大电压，但是工作电压这个点其实要根据实际负载情况以及使用情况来看的，我个人认为他是不准确的（厂家肯定是根据某一个测试环境，用一个标准的负载给它做的参数标定），随着负载的改变他是会改变的。

结合上面的超级电容型号，我们可以选择合适的太阳能电池板，比如超级电容3.6V的，你想要能使得超级电电容充满，就得选择开路电压大于3.6V的太阳能电池板。当然，超级电容不充满也是可以使用的，具体选择看自己的使用场景。

二、电路原理图

上面我们把基础介绍完毕了，根据上面的介绍的原型图，我们可以先画一个最简单的框架：

当然这个电路肯定不能直接使用，我们需要对他进行必要的改进。
2.1 基本改进

首先是基本的改进，防止没光照的时候电流倒灌，损坏太阳能电池板，所以我们需要加上二极管：

2.2 过压保护

上面的电路，我们得加上一个过压保护，就是在超级电容充满的时候使得充电电路断开，一旦负载电路消耗了超级电容的电量导致电压下降，又可以打开充电电路继续充电。

那么自然而然的，我们得加一个开关电路，如下：

低压保护

虽然上面说到的如果有电池在，通过二极管的反向漏电流，会使得超级电容电压不会太低，但是如果产品没有电池，或者电池没电了呢。

实际使用，在没有光照的情况下，我们不想超级电容过度的放电，因为电压降到负载需要的最低电压以下，负载电路已经不能正常工作了，但是超级电容其实连接着负载电路，还是会一直消耗电量。

这时候我们可以对超级电容的输出部分做一个开关控制：