太陽電池の等価回路を 図 3-3 に示します。太陽電池は実際には、内部抵抗が幾分大きく、ダイオードの主な特徴を備えている電源です。太陽電池の P-V 曲線と I-V 曲線を 図 3-4 に示します。

図 3-3 太陽電池の等価回路

特定の光と温度条件下では、太陽電池の P-V 曲線と I-V 曲線は 図 3-4 のようになります。電圧の上昇に伴って変化する最大電力点があります。

図 3-4 太陽電池の P-V 曲線と I-V 曲線

太陽電池はリチウム・イオン電池などの通常の電池とは異なり、内部抵抗が幾分大きい定電流源に最も似ています。曇りの日中や夜間には、出力電流も電圧も小さくなります。温度も太陽電池バッテリの電流や最大電圧に影響を及ぼします。そのため、MPPT (最大電力点追従) はソーラー・エネルギー・システム、特に電力グリッドや高電力のエネルギー・ハーベスト・システムには重要な機能です。ただ、バッテリ駆動カメラ用電源の場合は、太陽電池の最大電力点を重視するのではなく、昼夜を問わずいかに継続的かつ高効率にエネルギーを得るかに主眼を置いている設計者も少なくありません。

TLV61070A は、パススルー機能付きの 2.5A 昇圧部品で、静止電流は 20uA です。接続されている USB アダプタまたはソーラー・パネルの出力電圧が昇圧電圧の設定値よりも高い場合、電力は TLV6170 を通過し、直接リア・チャージャに到達できます。また、曇りの日中や夜間照明でソーラー・パネルの出力電圧が低い場合、TLV6170 は入力電圧を 4.3V などの設定電圧へ変換し始めます。このプロセスにより、ソーラー・パネルの電圧や電流が低くなっても、チャージャは継続的にバッテリを充電できます。

図 3-5 ソーラー・チャージャの設計機能ブロック図

BQ21040/5 は、非常に低コストな、最大 1A の 1 セル・リニア・リチウム・バッテリ・チャージャですが、パワー・パス管理機能とシップ・モード機能は搭載されていません。ほとんどの場合、ビデオ処理回路はスリープ・モードを維持し、総平均電流は 1mA 未満です。バッテリがフル充電状態になると、チャージャは自動的に充電を終了し、連続充電によるバッテリの損傷はありません。

図 3-6 BQ21040/5 チャージャの機能ブロック図

BQ21040/5 はスタンドアロン・チャージャで、外付け抵抗構成は非常にシンプルです。急速充電電流と充電終了電流を別々に設定できるため、晴天時に比較的大きな充電電流を入力したり、暗い日に小さな充電電流を入力したりすることが可能です。

BQ21080 チャージャを使用する場合、BQ21080 のパワー・パス管理機能を使用すると、バッテリが満充電でビデオ録画が継続しているときに充電をシャットダウンすることができます。シップ・モードでは、充電を終えたバッテリのエネルギーがエンド・ユーザーに引き渡される状態が維持されます。

図 3-7 ソーラー・チャージャの設計機能ブロック図

BQ21080 は、パワー・パス管理機能とシップ・モード機能を備えた 800mA の 1 セル・リニア・リチウム・バッテリ・チャージャです。シップ・モード機能を備えている場合、カメラ内のバッテリを着脱不可に設計することが可能で、コストを削減できます。

図 3-8 BQ21080 チャージャの機能ブロック図

BQ21080 は、充電電流、終了電流、VINDPM のイネーブル / ディセーブル、充電時間などを、I2C を介して簡単に構成することもできます。また、BQ21080 は精度 0.5% のバッテリ・レギュレーション電圧を 3.6V ～ 4.65V の間で 10mV 刻みで設定できるため、4.35V、4.4V、4.45V の高電圧のリチウム・バッテリ充電に対応できます。充電電流範囲は 5mA ～ 800mA です。

図 3-9 BQ27427 残量計の機能ブロック図

BQ27427 は、センシング抵抗を内蔵した、システム側の 1 セル、低コストのリチウム・バッテリ残量計です。4.2V、4.35V、4.4V の充電戦略に適したバッテリに対応し、バッテリの経年劣化、自己放電、温度、変化率を自動的に調整します。