【正文】 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 使用授權(quán)說明 本人完全了解 大學關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計（論文）的規(guī)定，即：按照學校要求提交畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版本；學校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學?？梢圆捎糜坝　⒖s印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。 畢業(yè)設(shè)計（論文） 題 目 : 小型太陽能充電器 專 業(yè) : 應(yīng)用電子技術(shù) 2 畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是我個人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進行的研究工作及取得的成果。 作者簽名： 日 期： 3 學位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立進行研究所取得的研究成果。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學位論文作者完全了解學校有關(guān)保留、使用學位論文的規(guī)定，同意學校保留并 向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。 目前太陽能的利用形式主要有光熱、光伏發(fā)電、光化學轉(zhuǎn)換三種 ， 其中光伏發(fā)電是以電 能作為最終表現(xiàn)形式 ，并且太陽能電池的原料、轉(zhuǎn)化率、生產(chǎn)成本都具優(yōu)越性，促進了太陽能光伏發(fā)電在能源、環(huán)境和人類社會未來發(fā)展中 所 占據(jù) 的 重要地位。它的永久性、靈活性、干凈清潔等優(yōu)點 給新能源開發(fā)帶來了無限的創(chuàng)新空間。 太陽光照在半導(dǎo)體 pn 結(jié)上，形成新的空穴 電子對，在 pn 結(jié)電場的作用下，空穴由 n 區(qū)流向 p 區(qū)，電子由 p 區(qū)流向 n 區(qū)，接通電路后就形成電流。為了滿足實際應(yīng)用所需，就需要把太陽能電池連接成組件。當應(yīng)用領(lǐng)域需要較高的電壓和電流而單個組件不能滿足要求 時，可把多個組件組成太陽能電池方陣，以 獲得所需要的電壓和電流。如果太陽能電池組件電路短路即 V=0，此時的電流稱為短路電流 Isc；如果電流開路即 I=0，此時的電壓稱為開路電壓 Voc。組件的輸出功率達到最大點，稱為最大功率點；該點對應(yīng)的電壓稱為最大功率點電壓 Vm（又稱為最大工作電壓）；該點對應(yīng)的電流稱為最大功率點電流 Im（又稱為最大工作電流）；該點的功率稱為最大功率 Pm。C ，則最大功率減少 %。在很多情況下，組件的峰值功率通常用太陽模擬儀測定并和國際認證機構(gòu)的標準化的太陽能電池進行比較。 常用的太陽能電池主 要是硅太陽能電池。為了降低生產(chǎn)成本，現(xiàn)在地面采用的是太陽能級的單晶硅棒，材料性能指標有所放寬。經(jīng)查證相關(guān)資料得知 ：需要 的蓄電池為 12V，那么就需要 15— 18V 的太陽能電池板。因此我選擇了 20W 的單晶硅太陽能電池。 它的作用是能把有限的電能儲存起 或者向用電設(shè)備供電， 它的工作原理就是把化學能轉(zhuǎn)化為電能 。鉛酸蓄電池又可以分為普通鉛酸蓄電池、干荷 電鉛酸 蓄電池 、 濕荷電鉛酸蓄電池和免維護鉛酸蓄電池。 濕荷電鉛蓄電池 新蓄電池的極板處于已充電狀態(tài)，蓄電池內(nèi)部帶有少量電解液。 免維護蓄電池又稱為 MF 蓄電池，免維護蓄電池 的 特點： 柵架材料采用鉛鈣合金，既提高了柵架的機械強度，又減少了蓄電池的耗水量和自放電。如果密度計的觀察窗呈綠色，表明蓄電池存電充足，可正常使用；若顯示深綠色或黑色，表明蓄電池存電不足，需補充充電；若顯示淺黃色，表明校車已接近報廢。但是，若使用不當，其壽命將大大縮短。由此可見，一個好的充電器對蓄電池的使用壽命具有舉足輕重作用。為了增大蓄電池的容量，常將多片正、負極板 分別并聯(lián)，組成正、負極板組。蓄電池充電過程是電能轉(zhuǎn)換為 化學能的過程。 蓄電池充足電的標志是： 電解液中有大量氣泡冒出，呈沸騰狀態(tài)； 電解液的密度和蓄電池的端電壓上升到規(guī)定值，且在 2~3h 內(nèi) 13 保持不變。 蓄電池放電終了的標志是： 單格電池電壓降到放電終止電壓； 電解液密度降到最小許可值。常用的單位為安培小時，簡稱安時（ Ah）或毫安時（ mAh）。 實際容量是指電池在 一定條件下所能輸出的電量。 1. 恒流充電 指充電電流保持恒定的充電方法。第一階段采用較大的充電電流，使蓄電池的容量得到迅速恢復(fù)，當蓄電池電量基本充足，單格電池電壓達到 ，開始電解水產(chǎn)生氣泡時，轉(zhuǎn)入第二階段，將充電電流減小一半，直到 單格電壓上升到 ， 電解液密度和蓄電池端電壓達到最大值且在 2~3h 內(nèi)不再上升，蓄電池內(nèi)部劇烈冒出氣泡時為止。 可以將相同壓值的蓄電池并聯(lián)起來一起充電。由于充電電流不可調(diào)節(jié)，所以不適用于 心蓄電池和故障蓄電池初充電和去硫化充電，汽車上發(fā)電機對蓄電池的充電為 定壓充電。恒壓限流方式是大多數(shù)電池廠商推薦的充電方式。 4. 脈沖快速充電 在充電過程中，只要充電電流不超過蓄電池可接受的電流，蓄電池內(nèi)部就不會產(chǎn)生大量的氣泡。但是目前這種充電方式還在研究階段，對于采用多大的脈沖周期，占空比又是多少之類的具體問題還沒有一個定論。但是在應(yīng)用中注意以下幾個問題 : 不同種類或者新舊程度不同的蓄電池不宜混用 ； 不同容量、不同結(jié)構(gòu)的蓄電池不可串聯(lián)使用 ； 不同電壓、不同特性的蓄電池不能并聯(lián)使用 。 在太陽能電池的與蓄電池并聯(lián)充電時 ,還要注意防止樹木和建筑物的遮擋照射太陽能電池的光線 ,或在陰天和夜晚時太陽能電池不能發(fā)電 ,所以在電路中一定要串聯(lián)一個整流二極管防止太陽能電池在電壓下降或者不發(fā)電時蓄電池對太陽能電池逆放電 。 第二章 主要元器件的介紹 關(guān)于 LT3757 LT3757 概述 凌力爾特公司 (Linear Technology Corporation)推出寬輸入 電壓 范圍 、電流模式DC/DC 控制器 LT3757， 該器件適用于升壓型、反激式、 SEPIC 和負輸出電源應(yīng)用，能夠產(chǎn)生正或負的穩(wěn)定輸出電壓。由于具有從 100kHz 至 1MHz 的 可編程 固定或可同步工作頻率，因此設(shè)計師可以選擇多種電感器和電容器，以優(yōu)化尺寸、 16 性能和成本。此外， LT3757 具有遲滯的可編程輸入欠壓閉鎖以及輸出過壓和過流保護 LT3757 采用耐熱增強型 MSOP10 和 3mm 3mmDFN10 封裝，兩種封裝都具備了 40oC 至 125oC 的擴展和工業(yè)溫度范圍版本。 SS（ Pin 3）： 軟啟動引腳。 軟啟動引腳復(fù)位到 GND 是由熱條件欠壓鎖定在 SHDN / UVLO門，欠壓或過壓 條件 下 的 INTVCC 或內(nèi)部 過熱鎖定 。 SYNC（ Pin 5）：頻率同步引腳。 當 FBX 接 至 GND 時 SYNC 可忽略 。 GATE（ Pin 7）： N 溝道 MOSFET 柵極驅(qū)動器輸出。 由 VIN 提供 ，能調(diào)節(jié)到 17 充電（典型值）。 SHDN/UVLO（ Pin 9）： 關(guān)機和欠壓檢測引腳。接 或者更小 來禁止芯片 工作 ，降低輸入電壓靜態(tài) 工作 電流 到 1μ A 以下。此引腳也作為電流 負極的檢測電阻 。 18V； 3）對比較信號源的內(nèi)阻限制較寬； 4）共模范圍很大，為 0~（ ） Vo； 5）差動輸入電壓范圍較大，大到可以等于電源電壓； 6）輸出端電位可靈活方便地選用。每個比較器有兩個輸入端和一個輸 19 出端。當“ ”端電壓高于“ +”端時，輸出管飽和，相當于輸出端接低電位。因為當輸出晶體三極管截止時，它的集電極電壓基本上取決于上拉電阻與負載的值。 LM339 的封裝 及引腳功能 （ a） （ b） 圖 23 LM339 封裝 引出腳功能： 引出腳 序號 功能 符號 引出腳 序號 功能 符號 1 輸出端 2 OUT2 8 反向輸入端 3 IN（ 3） 2 輸出端 1 OUT1 9 正向輸入端 3 IN+（ 3） 3 電源 Vcc 10 反向輸入端 4 IN（ 4） 4 反向輸入端 1 IN（ 1） 11 正向輸入端 4 IN+（ 4） 5 正向輸入端 1 IN+（ 1） 12 地 GND 6 反向輸入端 2 IN（ 2） 13 輸出端 4 OUT4 7 正向輸入端 2 IN+（ 2） 14 輸出端 3 OUT3 最大額定值（ Tamb=25℃ ）： 20 參數(shù)名稱 符號 數(shù)值 單位 電源電壓 Vcc 18 或 36 V 差模輸入電壓 VID ~ Vcc V 共模輸入電壓 VI V 功耗 Pd 40~+ mW 工作環(huán)境溫度 Topr ~+125 貯存溫度 Tstg LM339 的幾種電路 1. 單限比較 器 圖是 一個基本單限比較器。 圖 24 2. 遲滯比較器 遲滯比較器又可理解為加正反饋的單限比較器。圖 1b 為遲滯比較器的傳輸特性。遲滯比較器加有正反饋可以加快比較器的響應(yīng)速度，這是它的一個優(yōu)點。 圖 26 3. 雙限比較器（窗口比較器） 圖 1 電路由兩個 LM339 組成一個窗口比較器。 圖 27 LM339 組成振 蕩器 圖 1 為有 1/4LM339 組成的音頻方波振蕩器的電路。 22 圖 28 關(guān)于 TL431 TL431 簡介 德州儀器公司（ TI）生產(chǎn)的 TL431 是一個良好的熱穩(wěn)定性能的 三端可調(diào)分流基準源。 （ a） （ b） 圖 29 上圖是該器件的符號。由運放的特性可知，只有當 REF 端（同相端）的電壓分廠接近 VI（ ）是，三極管中才會有一個穩(wěn)定的非飽和電流通過，而且隨著 REF 端電壓的微小變化，通過三極管的電流將從 1 到 100mA 變化。C 的等效全范圍溫度系數(shù) ? 在整個額定工作溫度范圍內(nèi)可進行工作溫度補償 ? 低輸出噪音電壓 TL431 相關(guān)數(shù)據(jù) 最大額定值（適用于整個工作環(huán)境溫度范圍，除非另有規(guī)定） 額定值 符號 值 單位 陰極至陽極電壓 VKA 37 V 陰極電流范圍：連續(xù) IK 100 至 +150 mA 參考輸入電流范圍：連續(xù) Iref 至 +10 mA 工作結(jié)溫 TJ 150 176。C ， 除非另有規(guī)定） 特性 符號 TL431I TL431C 單位 最小值 典型值 最大值 最小值 典型值 最大值 參考輸入電壓 Vref V 在溫度范圍內(nèi) 參考 輸入電壓偏差 △ Vref 30 17 mV 參考輸入電壓變化與陰極至陽極電壓變化的比值 △ Vref/△VKA mV/V 參考輸入電流 Iref μA 在溫度范圍內(nèi)參考輸入電流偏差 △ Iref μA 調(diào)整率最小陰極電流 Imin mA 截止態(tài)陰極電流 Ioff 260 1000 260 1000 nA 動態(tài)阻抗 │ ZKA│ Ω TL431 電路應(yīng)用 圖 211 前面提到 TL431 的內(nèi)部含有一個 的基準電壓，所以當在 REF 端引入輸出反饋時，器件可以通過從陰極到陽極很寬范圍的分流，控制輸出電壓。需要注意的是，在選擇電阻時必須保證 TL431 工作的必要條件，就是通過陰極的電流要大于 1 mA 。利用這個特點，可以將 TL431 應(yīng)用很多恒流電路中。C ，所以輸出 恒流的溫度特性要比普通鏡像恒流源或恒 流二極管好得多，因而在應(yīng)用中無需附加 溫度補償電路 。 EWB 軟件也在進行不斷升級， 現(xiàn)在的 Multisim 也就是 EWB 的升級。 繪制電路及仿真 創(chuàng)建電路文件 運行 Multisim9 之后 ，就會自動打開名為“ Circuit1”的電路圖。 1. 放置元件：利用 元件工具欄放置元件；通過單擊 Place→Component菜單項放置元件；在繪圖區(qū)右擊，利用彈出菜單 Place Component放置元件以及利用快捷鍵 Ctrl+W 放置元件 4 種途徑。 27 5. 保持電路：養(yǎng)成隨時保存文件 的良好習慣是十分有必要的，在Multisim9 中保存文件的過程類似于其他 Windows 應(yīng)用軟件，具體操作步驟如下。使用虛擬儀表顯示仿真結(jié)果是檢測