基于單片機的多用太陽能手機充電器論文(編輯修改稿)
2025-07-24 19:23 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 部分，其功能是將太陽光的輻射能量轉(zhuǎn)化為電能，如今的便攜式數(shù)碼設(shè)備種類較多，所需電壓電流不等，對于輸入功率較大的設(shè)備，必須采用面積較大的電池板，而這又給攜帶帶來不便。因此該設(shè)計采用模塊式組合，根據(jù)不同充電負載的需要，將太陽能板進行組合以達到具有一定要求的輸出功率和輸出電壓的一組光伏電池。本文以手機、MP3等常用小功率用電設(shè)備為例，說明其太陽能充電器的設(shè)計過程。所選用的太陽能電池板技術(shù)參數(shù)指標如下： 尺寸120mm45mm，峰值電壓6V，峰值電流100mA。考慮被充電池的電流不同所需充電時間不等，采用八塊相同參數(shù)電池板進行串、并聯(lián)，,電流最大可達450mA，總標稱功率為5W左右,實際輸出可根據(jù)不同的被充電對象進行平滑調(diào)整[7]。 LM2576的介紹 圖2 LM2576典型應用電路 LM2576的簡介嵌入式控制系統(tǒng)的MCU一般都需要一個穩(wěn)定的工作電壓才能可靠工作。而設(shè)計者多習慣采用線性穩(wěn)壓器件(如78xx系列三端穩(wěn)壓器件)作為電壓調(diào)節(jié)和 穩(wěn)壓器件來將較高的直流電壓轉(zhuǎn)變MCU所需的工作電壓。這種線性穩(wěn)壓電源的線性調(diào)整工作方式在工作中會大的“熱損失”(其值為V壓降I負荷)，其工作效 率僅為30%～50%。加之工作在高粉塵等惡劣環(huán)境下往往將嵌入式工業(yè)控制系統(tǒng)置于密閉容器內(nèi)的聚集也加劇了MCU的惡劣工況，從而使嵌入式控制系 統(tǒng)的穩(wěn)定性能變得更差。 而開關(guān)電源調(diào)節(jié)器件則以完全導通或關(guān)斷的方式工作。因此，工作時要么是大電流流過低導通電壓的開關(guān)管、要么是完全截止無電流流過。因此，開關(guān)穩(wěn)壓電源的功 耗極低，其平均工作效率可達70%～90%。在相同電壓降的條件下，開關(guān)電源調(diào)節(jié)器件與線性穩(wěn)壓器件相比具有少得多的“熱損失”。因此，開關(guān)穩(wěn)壓電 源可大大減少散熱片體積和PCB板的面積，甚至在大多數(shù)情況下不需要加裝散熱片，從而減少了對MCU工作環(huán)境的有害影響。 LM2576系列的穩(wěn)壓器是單片集成電路，能提供降壓開關(guān)穩(wěn)壓器（buck）的各種功能，能驅(qū)動3A的負載，有優(yōu)異的線性和負載調(diào)整能力。,5V,12V,15V,還有可以調(diào)整輸出電壓的型號。本設(shè)計采用型號輸出可以調(diào)整。 這些穩(wěn)壓器內(nèi)部含有頻率補償器和一個固定頻率振蕩器，將外圍元件的數(shù)目減到最少，使用簡便。LM2576的效率比流行的三段線性穩(wěn)壓器要高得多，是理想的替代。一般情況下不需要或只要很小的尺寸的外加散熱片。另外，LM2576在指定輸入電壓和輸出負載條件下保證輸出電壓的177。4%的誤差，還包括外部關(guān)斷電路和故障保護功能，待機電流只有50uA，效率可達80%以上。 （1） D1：肖特基二極管。肖特基二極管具有開關(guān)頻率高和正向壓降低等優(yōu)點。放在此處為了防止外部電源正負極接反而造成元器件損壞；（）小得多，提高了電源利用率；減少了額外損耗。（本設(shè)計采用太陽能對手機充電，目前太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化效率不到10%，所以應該采取一切可能的措施降低系統(tǒng)的功耗）。 （2） C3，C6：為濾波、去耦電容，減少外部干擾和電源雜波。（3） L1，D2，C10：組成BUCK降壓電路。 R6，R7：這兩個電阻組成分壓電路，不同的阻值比確定不同的輸出電壓。其輸出電壓U=*(1+R6/R7)。此處的R6=15K,R7=5K,其輸出電壓=*（1+3）=。 （4） D3，R8：D3是LED指示燈，R8是限流電阻。用來指示電路是否有5V電壓輸出。 單片機最小系統(tǒng)部分 圖3本系統(tǒng)單片機主要完成的任務是控制數(shù)據(jù)的采集過程，并將采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)過分析處理后生成PWM脈寬調(diào)制信號控制開關(guān)管的導通與關(guān)斷，從而控制輸出大小。具體工作過程是上電復位，首先查詢鍵盤，確定充電器功能，確定后繼續(xù)查詢鍵盤以確定輸出電流大小，或作為普通電源的輸出電壓，然后轉(zhuǎn)入相應子程序并分析計算PWM占空比，開始輸出電流或電壓，并將數(shù)據(jù)送至顯示電路顯示。在輸出過程中通過單片機定時器定時檢測輸出電流或電壓，與設(shè)定值比較后調(diào)節(jié)PWM占空比，使輸出趨于設(shè)定值。在電池充電過程中，通過檢測電流大小而確定電池充電多少，從而改變充電方式或決定是否停止充電[4]。通過單片機編程實現(xiàn)了充電過程的智能控制，而且大大簡化了硬件電路設(shè)計，由于單片機良好的可重用性，如果需要改變電路工作狀態(tài)或電路參數(shù)，只需簡單的修改程序即可實現(xiàn)，從而使電路的升級改造變得簡單易行。 PIC16F1937單片機采用了nanoWatt XLP技術(shù)的CMOS閃存單片機。其主要的參數(shù)如下： （1）工作速度：，振蕩器/時鐘的輸入頻率為32M,指令周期為125ns。 （2）最多16K*14字的閃存程序存儲器，最多1024字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲器（RAM），16級深硬件堆棧，直接、間接和相對尋址模式。 （3） 高精度的內(nèi)部振蕩器，出廠時校準為177。1%，軟件可選擇頻率范圍是31K到32M。 （4）具有節(jié)能的休眠模式，上電復位，上電延時定時器，欠壓復位。 （5）寬工作電壓范圍：。 （6）低功耗看門狗定時器電流：，消耗電流僅500nA。 （7）獨立的可編
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