【正文】 手機太陽能充電器的設(shè)計方案第一章 概述 選題的意義在電力電子的領(lǐng)域中，對于電源供應(yīng)器(Power Supply)有兩種不同的設(shè)計方式，一種線性式電源供應(yīng)器(Linear Power Supply)，一種是切換式電源供應(yīng)器(switching Power Supply)。雖然線性式電源供應(yīng)器具有較小的漣波、較高的可靠度及沒有電磁干擾，但卻有效率低及體積大等缺點；而切換式電源供應(yīng)器雖具有體積小且輕，功率轉(zhuǎn)換效率高及較大的輸入電壓范圍的優(yōu)點，但的漣波、噪聲，以及電磁干擾的產(chǎn)生也不可忽略的問題。近幾年來，功率半導(dǎo)體、控制電路與被動組件的研究快速，制造廠商要求效率的提升，成本降低等條件日漸嚴(yán)苛，而 SPS 正能符合其所需，故本專題的研究方向，將針對 SPS 來做探討。本專題所研究的部分是在切換式電源供應(yīng)器中的降壓型轉(zhuǎn)換器(Buck Converter)，使用降壓型轉(zhuǎn)換器及太陽能當(dāng)電源，使手機能在太陽光(燈光)照射下對手機充電，不需外加電源使用性方便。操作在直流對直流轉(zhuǎn)換連續(xù)導(dǎo)通模式(Continous Condition Mode；簡稱 CCM)，所使用之方法是：先經(jīng)過 IsSpice 仿真軟件，來針對電路進行仿真分析，等分析確定無誤后，使用 Protel DXP 將模擬出來的結(jié)果以布線的方式來規(guī)劃硬件電路。而太陽能電池為單晶硅，陽光照射下輸出 8V 至 25V，使用降壓式電源轉(zhuǎn)換器使電壓降至穩(wěn)定的直流 6V 接至手機使手機充電。完成太陽能手機充電器，太陽能板在經(jīng)過陽光照射下輸出電壓經(jīng)過降壓電源轉(zhuǎn)換器對手機充電。 太陽能電池發(fā)電原理利用電位差發(fā)電，無電磁波產(chǎn)生太陽電池 (solar cell)是以半導(dǎo)體制程的制作方式做成的，其發(fā)電原理是將太陽光照射在太陽電池上 ，使太陽電池吸收太陽光能透過圖中的p型半導(dǎo)體及n型半導(dǎo)體使其產(chǎn)生電子(負(fù)極)及電洞(正極)，同時分離電子與電洞而形成電壓降，再經(jīng)由導(dǎo)線傳輸至負(fù)載。制作太陽能電池主要是以半導(dǎo)體材料為基礎(chǔ)，其工作原理是利用光電材料吸收光能后發(fā)生光電于轉(zhuǎn)換反應(yīng)制作。簡單來說，太陽光電的發(fā)電原理，是利用太陽電池吸收 ～，將光能直接轉(zhuǎn)變成電能輸出的一種發(fā)電方式。由于太陽電池產(chǎn)生的電是直流電，因此若需提供電力給家電用品或各式電器則需加裝直/交流轉(zhuǎn)換器，將直流電轉(zhuǎn)換成交流電，才能供電至家庭用電或工業(yè)用電。太陽能制造廠商將太陽能電池稱為cel，國內(nèi)業(yè)者則慣稱芯片，把晶片(或依設(shè)計所需要的電流進行芯片切割后)焊上箔條導(dǎo)線再將許多焊好的芯片用箔條串聯(lián)成一組，再和 EVA，tedlar 與低鐵質(zhì)強化玻璃層層迭迭，一同放入層壓機的機臺上做真空封裝，制成為模塊或稱太陽能板，將若干太陽能板組成方陣，接配上過充放保護控制及深(循環(huán))放電蓄電池(鉛鈣)以及逆轉(zhuǎn)流器(直流轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣?合稱為太陽能電力系統(tǒng),又稱太陽能發(fā)電站。一般太陽能光電商品,其太陽能輸出電流如果在300毫安(mA)以下時，都只會在太陽能板正極輸出端，接裝一個負(fù)載極微小的防逆二極管(消基二極管)以防止蓄電池內(nèi)的電流逆流回到太陽能板,如此，就可以接上蓄電池使用.太陽能電池是一種利用太陽光直接發(fā)電的光電半導(dǎo)體薄片，只要一照到光，瞬間就可輸出電壓及電流。而此種太陽能光電池簡稱為太陽能電池，又可稱為太陽能芯片。在中國大陸稱為硅芯片在物理學(xué)上稱為光生伏打(Photovoltaic)，簡稱PV (photo=light 光線voltaics=electricity電力)。硅為目前通用的太陽能電池之原料代表；而在市場上又區(qū)分為晶硅及非晶硅兩大類。非晶硅由于發(fā)電效率比較低，且長期壽命不如晶硅，運用在中大型發(fā)電系統(tǒng)的機會比較少，通常的運用為個人化運用產(chǎn)品，如手電筒、計算器等；也有一些設(shè)計為建材屋瓦、壁面或帷幕墻的運用，但均非太陽能發(fā)電系統(tǒng)主流產(chǎn)品。14 太陽能電池特性 太陽能電池等效電路，其中等效電流源iph 之大小與太陽能板所接受的日射量成正比，電流源itp 為溫度變化時等效電流源的修正，PN 接面存在一非線性電阻Rj，代表PN 二極管的順向電阻，Dj為理想的PN 二極體，vtp為溫度變化時二極管障壁電位的修正電壓，Rs及Rsh為電池本身的串聯(lián)及并聯(lián)電阻。而Ro為外接負(fù)載，ipv、vp 為太陽能電池輸出電流及電壓。iRj 是非線性電阻上的電流，Isc 為太陽能電池短路電流，Vmp、Imp 為太陽能電池最大功率點的電壓、電流，vpv為太陽能電池輸出電壓，Voc為太陽能電池開路電壓。 圖11太陽能電池等效電路在實際的應(yīng)用情況中，日射量、溫度改變時，太陽能板的特性也會跟著改變，因此需加以修正。其中iph為太陽能電池等效電路中的電流源，Lref為參考的日射量，L 表示為太陽光改變后的日射量，Iref為參考日射量下太陽能電池等效電路中的電流源， a 為電流溫度系數(shù)， b 為電壓溫度系數(shù)，Tref 為參考溫度?？梢詮膱D16及圖17看出，當(dāng)日射量、溫度改變時，對太陽能電池VI 特性的影響，其中日射量的增加伴隨著短路電流的上升，并且對于開路電壓則有微小的上升，此外隨著溫度的增加使二極管的障壁電位減少，因此太陽能電池的開路電壓下降，短路電流會有些微上升。 圖12 圖13 不同溫度下的太陽能模塊VI第2章 設(shè)計方案（1） 。（2） （2）正常時約為40mA，充電電流約為85mA。（3） （3）采用恒壓跟蹤（CVT）方式實現(xiàn)對太陽電池的最大功率跟蹤電池充電是通過逆向化學(xué)反應(yīng)將能量存儲到化學(xué)系統(tǒng)里實現(xiàn)的，由于使用的化學(xué)物質(zhì)的不同，電池的特性也不同，其充電的方式也不大一樣。電池的安全充電 現(xiàn)代的太陽能充電器需要能夠?qū)卧妷?、充電電流和電池溫度進行精確地測量，在充滿電的同時避免由于過充電造成的損壞。充電方法 SLA 電池和鋰電池的充電方法為恒定