Vishay/BC Components 196 HVC ENYCAP™ V-Harvester板是一款光伏（PV）收集备份电路，配有电压为4.2V的超级电容器。MAL219699005E3是一款独立电路板，采用TEMD5080X01微型光伏电池或micro USB充电。 V-Harvester板配有4F/4.2V 196 HVC ENYCAP™ 混合储能电容器，工作温度范围为-20°C至85°C。在接口有电源需求时，该板控制器使用低压差稳压器（LDO）将电源电压更改为目标电压。196 HVC ENYCAP™ V-Harvester板包括一组跳线，板采用64mm × 69mm尺寸。该板用于汽车、航空电子、军事、航天、计算机、消费类、工业、医疗和电信等应用。

数据手册：*附件：Vishay ， BC Components 196 HVC ENYCAP™ V-Harvester板数据手册.pdf

特性

• 输入电压：5.5VIN
• 超级电容器电压：4.2V
• 工作温度范围：-20 °C至+85 °C
• 尺寸：64 mm x 69 mm
• 配备196 HVC ENYCAP™混合储能电容器

电路板概述

基于Vishay 196 HVC ENYCAP™ V-Harvester板的无电池IoT节点能量采集技术解析

一、系统概述与设计理念

V-Harvester板是一款面向物联网节点的光伏能量采集与存储解决方案，核心目标是通过能量采集技术彻底消除电池更换需求。该演示电路板采用独立运行设计，支持通过TEMD5080X01微型光伏电池或Micro USB进行充电。

‌核心系统架构‌：

• ‌输入源‌：光伏电池（PV）或USB接口
• ‌控制核心‌：e-peas低功耗AEM10941控制器
• ‌能量存储‌：4F/4.2V 196 HVC ENYCAP™混合储能电容
• ‌输出管理‌：低压差线性稳压器（LDO）

二、关键技术特性分析

2.1 能量采集与转换

输入功率通过AEM10941控制器进行升压转换，达到超级电容的工作电压4.2V。当接口或ENLV、ENHV设置存在功率需求时，控制器将供电电压转换为目标输出电压。默认设置为1.8V（低电压）和2.5V（高电压），通过高阻抗电阻网络实现精确调节。

2.2 存储系统设计

默认配置采用4F/4.2V 196 HVC ENYCAP™混合储能电容。板载还提供了跳线选项，可连接背面的其他存储电容或BATT_CN电池连接器。

‌电压配置选项‌：

• ‌过充电保护电压‌：4.29V
• ‌LDO使能电压‌：2.9V
• ‌过放电保护电压‌：2.8V
• ‌高压输出电平‌：2.5V

2.3 系统状态指示

• ‌Status 2绿色LED‌：作为周期性生命信号指示器，约每5秒闪烁一次
• ‌红色LED‌：指示USB端口供电状态
• MPPT信号始终保持活跃，即使在极暗环境下

三、工作模式与跳线配置

3.1 最小跳线设置要求

1. ‌ 黄色跳线"PRIM/NoPrim" ‌：设置为无原电池连接
2. ‌ 绿色跳线"-0.5V" ‌：用于光伏设置
3. ‌AEM Batt设置‌：选择储能源（默认为196 HVC）
4. ‌AEM SRC设置‌：选择光伏或USB输入
5. ‌CFG2设置‌：设为0以定义默认1.8V和2.5V设置

3.2 输出电压激活

• ‌低电压1.8V输出‌：设置ENLV跳线至1
• ‌高电压2.5V输出‌：设置ENHV跳线至1
• ‌控制选项‌：ENHV可通过SENS_CN接口进行控制

四、光伏采集性能分析

4.1 光电二极管特性

采用硅PIN光电二极管TEMD5080X01，具备以下技术参数：

• ‌有效敏感面积‌：7.7 mm²
• ‌最大输出电流‌：直射阳光下可达2mA（1.5 AM条件）

4.2 光响应特性

‌光照测试条件‌：

• 100W白炽灯泡：最大120μA（800 lx条件下）
• LED灯（2700K 45mA可调光）：最大120μA（4800 lx条件下）
• 直射阳光条件：可达600μA以上

五、系统功耗与能效优化

5.1 低功耗设计

高阻抗分压器由多个电阻组成，总功耗不超过0.1μA。采用的电阻包括：

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

5.2 能效测量数据

基于外部光伏输入的实际测试结果：

‌ 案例1：平衡状态（3×PV） ‌

• ‌输入功率‌：1.82mW（1.27V，1.43mA）
• ‌输出功率‌：1.05mW（1.82V，0.58mA）
• ‌转换效率‌：57.7%
• ‌ENYCAP™电压‌：3.46V

六、接口连接与系统集成

6.1 传感器接口设计

SENS_CN接口精心布局，兼容Vishay SensorXplorer™开发板。关键引脚配置：

引脚号	功能定义	说明
1,16	SDA	I2C数据线
2,15	GND	地线
3,14	SCL	I2C时钟线
4,13	+5V	5V电源

七、最小实现方案与尺寸优化

7.1 核心组件尺寸

• ‌控制器芯片电路‌：12mm×12mm（约150mm²）
• ‌光伏电池‌：2×5mm×4mm（40mm²）
• ‌ 196 HVC ENYCAP™ ‌：7.5mm×7.5mm（约60mm²）

7.2 总系统尺寸

考虑10%余量和间距，最小可实现电路尺寸为275mm²。该方案提供：

• ‌存储能量‌：13.8Ws
• ‌采集功率‌：直射阳光下平均2mW
• ‌峰值脉冲功率‌：200mW（2.5V@80mA）
• ‌最大连续电流‌：25mA

八、应用前景与技术价值

V-Harvester板的创新设计为物联网设备提供了真正意义上的免维护电源解决方案。通过优化的能量采集效率和智能电源管理，该系统特别适用于以下应用场景：

• 环境监测传感器网络
• 智能农业监测设备
• 工业物联网监控节点
• 智能建筑传感器