太陽(yáng)能手機(jī)充電器的設(shè)計(jì)與制作(編輯修改稿)
2025-07-27 04:56 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 如圖25所示空載與負(fù)載（給充電寶充電）時(shí)，F(xiàn)AN104的2腳與開(kāi)關(guān)管漏極的電壓波形。當(dāng)負(fù)載加重時(shí)，工作頻率提高到85kHz且不再隨負(fù)載加重而提高。 圖25 FAN104W的2腳與Q1 漏極電壓波形 若輸出短路，F(xiàn)AN104的2腳會(huì)間歇輸出占空比很小的PWM，如圖26所示。也就是說(shuō)FAN104具有關(guān)斷重啟功能，在最惡劣的故障發(fā)生時(shí)起保護(hù)作用。 圖26輸出短路FAN301的2腳會(huì)間歇輸出占空比很小的PWM 以上簡(jiǎn)單的介紹了以華為的代表的普通的手機(jī)充電器工作原理，要想把其改造成一個(gè)太陽(yáng)能手機(jī)充電器還需要找到好的太陽(yáng)能電池板，要全方面的考慮一些綜合問(wèn)題。 第三章 太陽(yáng)能集板 太陽(yáng)能的發(fā)展及應(yīng)用 太陽(yáng)對(duì)于我們來(lái)說(shuō)一點(diǎn)也不陌生，有太陽(yáng)的地方就有太陽(yáng)能。當(dāng)今世界發(fā)展的速度之快，無(wú)人知道，資源的利用也不加節(jié)制，考慮都不可再生資源的使用年限，人們把目光瞄準(zhǔn)了無(wú)處不在的太陽(yáng)光。早在二十世紀(jì)早期就有人提出和開(kāi)發(fā)使用太陽(yáng)能，但是當(dāng)時(shí)的開(kāi)發(fā)環(huán)境和條件有限，只是了解到一些皮毛。然而在科技發(fā)達(dá)的今天，太陽(yáng)能的可發(fā)已經(jīng)相當(dāng)成熟，太陽(yáng)能電池板到處可見(jiàn)，大到天上的衛(wèi)星，小到家里的一些計(jì)算器，從科研、航天到居家生活，無(wú)處不在，太陽(yáng)能已經(jīng)是我們生活中的一部分。 太陽(yáng)能電池是通過(guò)光電效應(yīng)或者光化學(xué)效應(yīng)直接把光能轉(zhuǎn)化成電能的裝置。太陽(yáng)光照在半導(dǎo)體pn結(jié)上，形成新的空穴電子對(duì)，在pn結(jié)電場(chǎng)的作用下，空穴由n區(qū)流向p區(qū)，電子區(qū)p區(qū)流向n區(qū)，接通電路后就形成電流。這就是光電效應(yīng)太陽(yáng)能電池的工作原理。太陽(yáng)能發(fā)電方式有兩種方式，一種是光—熱—電轉(zhuǎn)換方式，另一種是光—電直接轉(zhuǎn)換方式。太陽(yáng)能電池板的機(jī)構(gòu)及原理圖如下圖所示。圖31 太陽(yáng)能電池板工作原理圖32太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu) 目前市場(chǎng)上的單晶硅太陽(yáng)能電池發(fā)電效率17%~25%左右，相比多晶硅太陽(yáng)能電池發(fā)電14%左右來(lái)說(shuō)要高些。因?yàn)閱尉Ч杼?yáng)能電池制造工藝也相比多晶硅電池復(fù)雜，所以成本也相比高了許多。單晶硅發(fā)電效率高價(jià)格高，多晶硅發(fā)電效率稍低但價(jià)格相比便宜好多?？紤]到我們要用的就是能將太陽(yáng)能高效率的轉(zhuǎn)化稱為電能，在通過(guò)一定的電路轉(zhuǎn)換把電能轉(zhuǎn)換成直流電壓給急需要用電的手機(jī)充電，加上我們?cè)诔潆娖魃鲜褂秒姵匕?，為了方便減輕人們的負(fù)擔(dān)，所需的電池板也不會(huì)太大，因此高效率使我們首要考慮的，綜合實(shí)際情況，我們最終確定采用單硅晶作為電池板的主要材料。單晶硅電池板，在陽(yáng)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 5v接至手機(jī)使手機(jī)充電。 ，這遠(yuǎn)不能達(dá)到偶們所需的5v電壓，要想達(dá)到我們所需的電壓就必須要把至少十塊電池板集合在一起，考慮到電池的轉(zhuǎn)化效率，就必須多天添加幾塊電池板。但是考慮到方便簡(jiǎn)單易攜帶，又必須做的相當(dāng)精致，加上集板間會(huì)產(chǎn)生“熱斑效應(yīng)”，對(duì)于電極板的要求相當(dāng)高。規(guī)格如下： ：； ：5V； ：； ：10x； 5. 太陽(yáng)能集板轉(zhuǎn)化效率65%。第四章 太陽(yáng)能手機(jī)充電器的硬件設(shè)計(jì) 圖41 系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖各模塊的功能介紹： 太陽(yáng)能手機(jī)充電器的硬件的分為兩個(gè)模塊，如上圖所示，第一部分是沖充電器太陽(yáng)能電池板通過(guò)將光能經(jīng)過(guò)DC\DC直接轉(zhuǎn)換成電能給手機(jī)充電；第二部分是在變壓的情況下通過(guò)CPU切換電路，達(dá)到給手機(jī)充電的目的。其中的CPU太陽(yáng)能起到接收能量的作用，DC/DC是把光能直接轉(zhuǎn)化成電能，CPU是負(fù)責(zé)控制切換電路，A/D是負(fù)責(zé)采集把信號(hào)轉(zhuǎn)化后給CPU，切換電路以及穩(wěn)壓濾波、變壓整流都是負(fù)責(zé)把電壓轉(zhuǎn)化成充電器可直接給手機(jī)充電的電壓。 在外接情況下的手機(jī)充電電路 太陽(yáng)能手機(jī)充電器可以像普通的充電器一樣可以外接家用的電源給手機(jī)充電，在就需要在電路中增加一些保護(hù)設(shè)施，畢竟該款手機(jī)所需的電源要比我的家用電源小的多。在這種情況下就需要把交流的電壓經(jīng)過(guò)變壓以及整流在通過(guò)穩(wěn)壓濾波后給手機(jī)充電，保障手機(jī)所需的電源。圖42變壓整流電路 在圖42中的二極管D2的反向電壓為29V，所以IO3與IO4之間的電壓為 Vi=29+5=34v 則變壓器二次側(cè)的電壓為 V2=Vi/ 187。28v= 則變壓器的閘比為 220 /28= 這是直接通過(guò)充電器直接充電的電路。圖43濾波穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓電源電壓輸出計(jì)算方式 V。=(1+R2/R1)= 因?yàn)閂。=5v所以 R2/R1=3 僅僅從公式本身看，RR2的電阻值可以隨意設(shè)定。然而作為穩(wěn)壓電源的輸出電壓計(jì)算公式，R1和R2的阻值是不能隨意設(shè)定的。 首先317穩(wěn)壓塊的輸出電壓變化范圍是37~=OVV，所以R2/R1的比值范圍只能是0～。 其次是317穩(wěn)壓塊都有一個(gè)最小穩(wěn)定工作電流，有的資料稱為最小輸出電流，也有的資料稱為最小泄放電流。由于317穩(wěn)壓塊的生產(chǎn)廠家不同、型號(hào)不同，其最小穩(wěn)定工作電流也不相同，但一般不大于5mA。當(dāng)317穩(wěn)壓塊的輸出電流小于其最小穩(wěn)定工作電流時(shí)，317穩(wěn)壓塊就不能正常工作。當(dāng)317穩(wěn)壓塊的輸出電流大于其最小穩(wěn)定工作電流時(shí)，317穩(wěn)壓塊就可以輸出穩(wěn)定的直流電壓。如果用317穩(wěn)壓塊制作穩(wěn)壓電源時(shí)，沒(méi)有注意317穩(wěn)壓塊的最小穩(wěn)定工作電流，那么制作的穩(wěn)壓電源可能會(huì)出現(xiàn)下述不正?，F(xiàn)象：穩(wěn)壓電源輸出的有載電壓和空載電壓差別較大。 要解決317穩(wěn)壓塊最小穩(wěn)定工作電流的問(wèn)題，可以通過(guò)設(shè)定R1和R2阻值的大小，而使317穩(wěn)壓塊空載時(shí)輸出的電流大于或等于其最小穩(wěn)定工作電流，從而保證317穩(wěn)壓塊在空載時(shí)能夠穩(wěn)定地工作。此時(shí)，只要保證Vo/（R1+R2）≥，就可以保證317穩(wěn)壓塊在空載時(shí)能夠穩(wěn)定地工作。當(dāng)然，只要能保證317穩(wěn)壓塊在空載時(shí)能夠穩(wěn)定地工作，Vo/（R1+R2）。 經(jīng)計(jì)算可知R1的最大取值為R1≈。又因?yàn)镽2/。所以R2的最大取值為R2≈。因此，必須保證R1≤，R2≤，才能保證 317穩(wěn)壓塊在空載時(shí)能夠穩(wěn)定地工作[5] 。 為滿足上述條件，我選擇R2=2KΩ,R1=700Ω。C1為濾波電容，C2是旁路電容同時(shí)，為了電路的穩(wěn)定工作，我接入二極管作為保護(hù)電路，防止電路中的電容放電時(shí)的高壓把317燒壞。 單片機(jī)主要完成的任務(wù)是控制數(shù)據(jù)的采集過(guò)程，并將采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)分析處理后生成PWM脈寬調(diào)制信號(hào)控制開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷，從而控制輸出大小，上電復(fù)位是具體的工作過(guò)程，查詢按鍵按確定功能，從而轉(zhuǎn)入相應(yīng)的程序并分析計(jì)算PWM占空比，開(kāi)始輸出電流或電壓這樣顯示電路顯示出數(shù)據(jù)。在輸出過(guò)程中通過(guò)單片機(jī)定時(shí)器定時(shí)檢測(cè)輸出電流或電壓，調(diào)節(jié)PWM占空比與設(shè)定值比較，使輸出趨于設(shè)定值，在電池充電中，通過(guò)檢測(cè)電流大小從而確定電池充電的多少，通過(guò)這些去改變充電方式或決定是否繼續(xù)充電。通過(guò)單片機(jī)編程實(shí)現(xiàn)了充電過(guò)程的智能充電控制，而且簡(jiǎn)化了硬件電路設(shè)計(jì)，由于單片機(jī)良好的可重用性，如果需要改變電路工作狀態(tài)或電路工作參數(shù)，只需簡(jiǎn)單的修改程序就可實(shí)現(xiàn)，使得電路的升級(jí)改造變得簡(jiǎn)單易行。處理器采用51 系列單片機(jī)89C51。單片機(jī)內(nèi)部有兩個(gè)定時(shí)器、兩
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