Vishay/BC Components 196 HVC ENYCAP? V-Harvester板是一款光伏（PV）收集備份電路，配有電壓為4.2V的超級電容器。MAL219699005E3是一款獨立電路板，采用TEMD5080X01微型光伏電池或micro USB充電。 V-Harvester板配有4F/4.2V 196 HVC ENYCAP? 混合儲能電容器，工作溫度范圍為-20°C至85°C。在接口有電源需求時，該板控制器使用低壓差穩壓器（LDO）將電源電壓更改為目標電壓。196 HVC ENYCAP? V-Harvester板包括一組跳線，板采用64mm × 69mm尺寸。該板用于汽車、航空電子、軍事、航天、計算機、消費類、工業、醫療和電信等應用。

數據手冊：*附件：Vishay ， BC Components 196 HVC ENYCAP? V-Harvester板數據手冊.pdf

特性

• 輸入電壓：5.5VIN
• 超級電容器電壓：4.2V
• 工作溫度范圍：-20 °C至+85 °C
• 尺寸：64 mm x 69 mm
• 配備196 HVC ENYCAP?混合儲能電容器

電路板概述

基于Vishay 196 HVC ENYCAP? V-Harvester板的無電池IoT節點能量采集技術解析

一、系統概述與設計理念

V-Harvester板是一款面向物聯網節點的光伏能量采集與存儲解決方案，核心目標是通過能量采集技術徹底消除電池更換需求。該演示電路板采用獨立運行設計，支持通過TEMD5080X01微型光伏電池或Micro USB進行充電。

?核心系統架構?：

• ?輸入源?：光伏電池（PV）或USB接口
• ?控制核心?：e-peas低功耗AEM10941控制器
• ?能量存儲?：4F/4.2V 196 HVC ENYCAP?混合儲能電容
• ?輸出管理?：低壓差線性穩壓器（LDO）

二、關鍵技術特性分析

2.1 能量采集與轉換

輸入功率通過AEM10941控制器進行升壓轉換，達到超級電容的工作電壓4.2V。當接口或ENLV、ENHV設置存在功率需求時，控制器將供電電壓轉換為目標輸出電壓。默認設置為1.8V（低電壓）和2.5V（高電壓），通過高阻抗電阻網絡實現精確調節。

2.2 存儲系統設計

默認配置采用4F/4.2V 196 HVC ENYCAP?混合儲能電容。板載還提供了跳線選項，可連接背面的其他存儲電容或BATT_CN電池連接器。

?電壓配置選項?：

• ?過充電保護電壓?：4.29V
• ?LDO使能電壓?：2.9V
• ?過放電保護電壓?：2.8V
• ?高壓輸出電平?：2.5V

2.3 系統狀態指示

• ?Status 2綠色LED?：作為周期性生命信號指示器，約每5秒閃爍一次
• ?紅色LED?：指示USB端口供電狀態
• MPPT信號始終保持活躍，即使在極暗環境下

三、工作模式與跳線配置

3.1 最小跳線設置要求

1. ? 黃色跳線"PRIM/NoPrim" ?：設置為無原電池連接
2. ? 綠色跳線"-0.5V" ?：用于光伏設置
3. ?AEM Batt設置?：選擇儲能源（默認為196 HVC）
4. ?AEM SRC設置?：選擇光伏或USB輸入
5. ?CFG2設置?：設為0以定義默認1.8V和2.5V設置

3.2 輸出電壓激活

• ?低電壓1.8V輸出?：設置ENLV跳線至1
• ?高電壓2.5V輸出?：設置ENHV跳線至1
• ?控制選項?：ENHV可通過SENS_CN接口進行控制

四、光伏采集性能分析

4.1 光電二極管特性

采用硅PIN光電二極管TEMD5080X01，具備以下技術參數：

• ?有效敏感面積?：7.7 mm2
• ?最大輸出電流?：直射陽光下可達2mA（1.5 AM條件）

4.2 光響應特性

?光照測試條件?：

• 100W白熾燈泡：最大120μA（800 lx條件下）
• LED燈（2700K 45mA可調光）：最大120μA（4800 lx條件下）
• 直射陽光條件：可達600μA以上

五、系統功耗與能效優化

5.1 低功耗設計

高阻抗分壓器由多個電阻組成，總功耗不超過0.1μA。采用的電阻包括：

• RCWP040220M0FKEC：0402 1%厚膜20MΩ
• MCT06030C1005FP500：0603 ±1%薄膜10MΩ

5.2 能效測量數據

基于外部光伏輸入的實際測試結果：

? 案例1：平衡狀態（3×PV） ?

• ?輸入功率?：1.82mW（1.27V，1.43mA）
• ?輸出功率?：1.05mW（1.82V，0.58mA）
• ?轉換效率?：57.7%
• ?ENYCAP?電壓?：3.46V

六、接口連接與系統集成

6.1 傳感器接口設計

SENS_CN接口精心布局，兼容Vishay SensorXplorer?開發板。關鍵引腳配置：

七、最小實現方案與尺寸優化

7.1 核心組件尺寸

• ?控制器芯片電路?：12mm×12mm（約150mm2）
• ?光伏電池?：2×5mm×4mm（40mm2）
• ? 196 HVC ENYCAP? ?：7.5mm×7.5mm（約60mm2）

7.2 總系統尺寸

考慮10%余量和間距，最小可實現電路尺寸為275mm2。該方案提供：

• ?存儲能量?：13.8Ws
• ?采集功率?：直射陽光下平均2mW
• ?峰值脈沖功率?：200mW（2.5V@80mA）
• ?最大連續電流?：25mA

八、應用前景與技術價值

V-Harvester板的創新設計為物聯網設備提供了真正意義上的免維護電源解決方案。通過優化的能量采集效率和智能電源管理，該系統特別適用于以下應用場景：

• 環境監測傳感器網絡
• 智能農業監測設備
• 工業物聯網監控節點
• 智能建筑傳感器