【導讀】化石能源的日益枯竭、人們對環(huán)境保護問題的重視程度也在不斷提高，尋找潔凈的替代能源問題變得越來越迫切。太陽能作為一種可再生能源它具有。展，太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)將逐漸由現(xiàn)在的補充能源向替代能源過渡。及時找到或沒有220V市電而無法給手機充電，影響了手機的正常使用。解決這一問題，本課程設計介紹一種多用太陽能手機充電器，利用單片機控制，與常規(guī)的充電器相比，太陽能充電器有著明顯的優(yōu)勢。

　　

【正文】 圖 路燈控制器原理組成方框圖 主要電路 聲光控路燈控制器原理如圖 所示。 圖 聲光控路燈控制器原理圖 1 ) 電源電路 ： R122kR22 .2 MR333kR4100kR54 .7 MR656kR7270kC10 .1 uC210uC3100uVT993D14148DWVSFGREBW213amp。G1654amp。G29810amp。G3131211amp。147 G4聲控電路 光控電路 延時電路 電源電路 負載電路 由太陽能電池組成，大約輸出 10V 左右的直流電壓供后級電路使用。 2） 光控電路 : 該電路主要由 R4 和光敏電阻 GR 組成，白天因光敏電阻 GR 受光線照射，電阻變小， IC的 1腳呈低電位， IC的輸出端 為低電平， VS 阻斷，燈路關閉，這時，無論有多大聲響，燈都不會亮。到夜晚， GR 的電阻隨環(huán)境光線的減弱而增大，與上述過程相反， VS 導通。若出現(xiàn)光控時間偏早或偏晚， 可 調(diào)節(jié) R4阻值，使 GR 兩端的電壓在閾值附近變化（天黑亮燈前后）。 3） 聲 控電路： 該電路主要由 R1， BW以及 基本放大電路 R2， R3， VT 組成。 如圖 ，白天，因為光控電路阻斷，所以 無論多大聲，燈都不會亮。到夜晚，光控電路導通，當人走動的腳步聲傳到傳聲器 BW 時，聲波轉(zhuǎn)換為電信號， 經(jīng)三極管 VT 放大 ， 使腳 2 的電位由低變高， 門 2 輸出高電平，通過二 極管 D1 向 C2迅速充 電到閾值電壓，門 4輸出高電平， VS 導通， 燈亮。若聲控靈敏度偏低，可增大 R1 阻值， 或換高放大倍數(shù)的三極管。 4） 延時電路 延時電路主要由電容 C2，電阻 R5 組成。當夜晚人走動時，燈路導通，門 G2 輸出高電平，通過二極管 D1 向 C2迅速充電；人過聲息，門 G2輸出電平變低，由 C2 電壓 維持門 G3 輸入的高電平，門 G4 輸出狀態(tài)不變，燈不熄。這時右 D1 隔離 C2經(jīng) R5 緩慢放電，大約 50S 后 電壓降到關門電壓值時，門 G3,門 G4 翻轉(zhuǎn)， VS 截止，燈自動熄滅。若要變動延時的長短，可改變 C2 的容量。 人走燈熄的延時照明控制作用，從而達到節(jié)約電能延長使用壽命的目的。 C10 .1 uR122KR22 .2 MR333KVT993BWV cc圖 聲控電路 5） 其他電路： (1)負載電路 負載電路上接上一定功率的燈泡。 (2)穩(wěn)壓電路 270K 電阻 ， DW 限流穩(wěn)壓，向 CD4011 等部分電路提供約 10V 直流電壓和 100mA 的工作電流。 (3)數(shù)字電路 門 G1，門 G2，門 G3，門 G4是 4 個與非門。門 G 門 G2 用于鑒別輸入動態(tài)；門 G 門 G4 反向后， VS導通，接通燈路。 原理分析 工作原理： 電路中集成電路 IC 的門 G1 和門 G2 接成“與”輸入，用以鑒別輸入動態(tài)。按邏輯功能 只有當門 G1兩輸入端都呈高電平時，門 G2的輸出端才為高電平，再經(jīng)過門 G3，門 G4兩極反相后，觸發(fā)晶閘管 VS導通，接通燈路。白天因光敏電阻受光線照射， IC的 1 腳呈低電位， IC 的輸出端為低電平， VS 阻斷，燈路關閉，這時，無論外界聲音再高燈都不會亮；到夜晚， GR的電阻隨環(huán)境光線減弱而增大，腳 1變?yōu)楦唠娖?，當人走動的腳步聲傳到傳聲器 BW 時，聲波轉(zhuǎn)換成電信號經(jīng)三極管 VT 放大，使 2腳電位由低變高，門 G2輸出高電平，通過二極管 D1向 C2迅速充電到閾值電壓，門 G4 輸出高電平， V 導通，燈亮，人走聲熄，門 G2輸出電平變低，由 C2 電壓維持門 G3輸入高電平，門 G4狀態(tài)不變，燈不熄，這時由 D1 隔離 C2經(jīng)過 R5放電，約 50S 后電壓降到關門電壓值時，門 G3，門 G4 翻轉(zhuǎn)， VS 截止，燈自動熄滅。 電路結(jié)構(gòu)： 本制作實驗主要由駐極體傳聲器，光敏電阻 R1，與非門電路 CD4011，晶體二極管，穩(wěn)壓管，雙向晶閘管等元器件組成 。 元件參數(shù)選擇 二極管 D1 選用 1N4007 硅整流二極管； DW 為 ； VS 選用雙向晶閘管，光敏電阻 GR 選用 MG45 型；話筒 MIC 選用小型駐極體話筒；熔絲應根據(jù)被控制路燈總功率而定，一般 額定電流應小于或稍大于路燈總 電流。 以上介紹基于聲、光控路燈照明系統(tǒng)，該系統(tǒng)節(jié)約能源，方便實用。廣泛應用于樓梯，走廊，衛(wèi)生間及生活小區(qū)等公共場所的照明系統(tǒng)，但光控電路只有在光線充足時燈泡才發(fā)光，而聲控電路只有在有聲響的情況下燈泡發(fā)光，該系統(tǒng)有一定的局限性，下面將介紹基于鎮(zhèn)流器的全數(shù)字照明系統(tǒng)，該系統(tǒng)不僅具有節(jié)能功能而且應用廣泛。 4 基于全數(shù)字鎮(zhèn)流器的數(shù)字照明系統(tǒng) 整體設計 在該系統(tǒng)中，每個路燈節(jié)點采用全數(shù)字化電子鎮(zhèn)流器，可以實現(xiàn) 0%、 50%、 80%、100%功率輸出，可以隨時發(fā)送路燈的電流、電 壓信息，并具有開路、斷路和路燈老化報警功能。每一個路燈節(jié)點內(nèi)包含一個電力載波通信（ PLC）模塊，利用電力載波模塊實現(xiàn)路燈節(jié)點之間以及路燈節(jié)點與組群控制器之間信息通信。組群 控制器采用雙 CPU 結(jié)構(gòu)，負責日常系統(tǒng)的正常運行控制，并可以隨時響應上位 管理 計算機 發(fā)出的指令。組群控制器與照明 管理 計算機 通過 GSM/GPRS 短信方式實現(xiàn)正常情況下的通信。在組群控制器發(fā)生故障的情況下，照明 管理 計算機 可以通過GSM/GPRS 直接實現(xiàn)路燈線路的開關控制，實現(xiàn)系統(tǒng)安全雙保險。照明 管理 計算機采用地理信息系統(tǒng)（ GIS）技術，實現(xiàn)圖形化動態(tài)實時監(jiān)控 管理 。 鎮(zhèn)流器 由于氣體放電燈 是一種負阻性電光源要使其正常穩(wěn)定工作，需加一個限流裝置。這個限流裝置叫做鎮(zhèn)流器。目前氣體放電燈使用的鎮(zhèn)流器有兩種：（ 1）電感式鎮(zhèn)流器；（ 2）高頻交流電子鎮(zhèn)流器。由于電感式鎮(zhèn)流器工作在市電頻率，體積大、笨重，還 需消耗大量銅和硅鋼等金屬材料，散熱困難、效率低、有頻閃，所以 現(xiàn)在一些電光源界的科技工作者紛紛尋找新的鎮(zhèn)流方法，而高頻交流電子鎮(zhèn)流器就是一種有效方法。電子鎮(zhèn)流采用高頻開關變換電子線路的方法實現(xiàn)鎮(zhèn)流，具有無頻閃、效率高、體積小、重量輕、可調(diào)光，不使用大量銅材和硅鋼材料的特點，所以自 20 世紀 70 年代以來，高頻交流電子鎮(zhèn)流器一問世，由于它的體積小、發(fā)光效率高 、 無頻閃效應，適應供電電壓范圍寬、節(jié)能的一系列優(yōu)點，受到了用戶的歡迎。據(jù)統(tǒng)計，世界上照明用電占了世界上產(chǎn)生的總電量的 1/4，如僅將現(xiàn)用的 200 億只燈泡中的 50 億 只換成節(jié)能的電子鎮(zhèn)流燈泡，就可節(jié)省 200GW 的電能。由于高頻交流電子鎮(zhèn)流器節(jié)能和巨大的市場潛力，進入 20 世紀 90 年代后，各種氣體放電照明燈廣泛采用高頻電子鎮(zhèn)流器，形成一個 綠色照明 的新興產(chǎn)業(yè)。事實上，照明的質(zhì)量和水平已成為衡量社會現(xiàn)代化的一個重要標志，成為人類社會可持續(xù)發(fā)展的一項重要標志。目前，我國已成為照明器具的生產(chǎn)大國，現(xiàn)有照明器具生產(chǎn)企業(yè) 1000家，電光源產(chǎn)品有 60 多個門類 3500 多個品種規(guī)格，燈具產(chǎn)品 30 多個門類 500 多個品種規(guī)格。我國照明節(jié)能大有潛力可挖。目前，熒光燈、稀土三色緊湊型熒光燈已生產(chǎn) 出適合家用的 H、雙 H、 O、 D、雙 D、 SL 型等多種產(chǎn)品。這種燈與照度相同的管型熒光燈相比約節(jié)電 27%，與白熾燈相比，可節(jié)電 70%。所以在我國照明節(jié)能是一項很重要的課題。勿容置疑的是我國是世界上電子鎮(zhèn)流器的一個生產(chǎn)大國，我國有較多的公司、企業(yè)從事這種 綠色電光源 產(chǎn)品的生產(chǎn)。由于高頻交流電子鎮(zhèn)流器要求體積小、造價低，并且對電磁輻射干擾、輸入功率因數(shù)、波峰因數(shù)、可靠性等技術指標嚴格，所以要做出一個滿足高性能、低價格、體積小、低電磁輻射干擾，使用安全可靠的高頻交流電子鎮(zhèn)流器并非件易事，所以往往讓人感到：看似簡單的一 個電子產(chǎn)品，但是技術含量很高，是一個涉及電路拓撲、高頻電子變換、諧振開關（ ZVS、 ZCS）、 LC串并聯(lián)諧振、功率因數(shù)校正、電磁干擾抑制（ EMC、 EMI）、信號傳感、采集和控制、電子元器件、電光源器件等電力電子技術的方方面面。同時，如何測量高頻交流電子鎮(zhèn)流器的技術參數(shù)，如功率、高頻諧波成分、效率、電磁輻射干擾（ EMI），也是高頻交流電子鎮(zhèn)流器的研究熱點。實踐證明，要做出一只高 性能的高頻交流電子鎮(zhèn)流器，還需對它的負載 燈的技術特性、燈對電源的技術要求有所了解，否則要做出高性能的高頻交流電子鎮(zhèn)流器是不現(xiàn)實的。 常用高頻交流電子鎮(zhèn)流器電路與改進 1） 單級半橋諧振式 由于半橋諧振式逆變電路工作可靠，對開關管耐壓要求較低，所以采用半橋諧振式逆變電路為燈負載供電的功率變換電路使用最為廣泛。它主要由：交流市電供電整流電路（濾波）、啟動電路、串聯(lián)諧振高頻逆變電路、保護電路、燈負載幾部分組成。 這是一個典型的、自激振蕩、自啟動的 LC 串聯(lián)諧振半橋逆變的高頻交流電子鎮(zhèn)流器電路，諧振主要由 L、 C C4 完成，利用諧振時 C4上的高頻電壓點亮燈負載 ， 當燈負載電流發(fā)生變化時，會影響諧振回路 Q 值，從而影響諧振電容 C4上的諧振電 壓，來實現(xiàn)穩(wěn)定燈負載電流的作用。 由于這種電路采用元件少、造價低，所以目前國內(nèi)市場上見到的高頻交流電子鎮(zhèn)流器大多采用類似的這種電路。 但這種電路存在以下缺點： ① 由于采用市電整流后直接給半橋逆變級供電，所以會產(chǎn)生很強的高次諧波干擾，降低交流市電輸入側(cè)的功率因數(shù)，并降低電源供電效率 ,采用這種電路的高頻交流電子鎮(zhèn)流器大量使用時，會造成三相四線供電電網(wǎng)的地電位偏移，因而造成用電設備的損壞； ② 無燈絲預熱功能，易產(chǎn)生燈絲電極濺射作用，而降低燈絲的使用壽命， 使用時間一長易造成燈管一端發(fā)黑的現(xiàn)象； ③ 由于半橋逆變級工作在高頻開關逆變狀態(tài)，所以產(chǎn)生的高次諧波，會產(chǎn)生相應的電磁幅射干擾，影響其它用電設備的正常工作； ④ 由于電路沒有設保護電路，所以一旦市電電源供電發(fā)生故障（如電網(wǎng)電壓升高過多）或燈負載發(fā)生破裂等故障時，易造成電路損壞，嚴重時還會發(fā)生火災事故。 2） 雙級諧振式高頻交流電子鎮(zhèn)流器 針 對單級半橋諧振式高頻交流電子鎮(zhèn)流器電路存在的以上缺陷，人們又 設計出了雙級諧振式高頻交流電子鎮(zhèn)流器電路。它主要在普通 的單級諧振高頻交流電子鎮(zhèn)流器的基礎上，加了一級有源功率因數(shù)校正（ APFC）電路，用以進行交流市電輸入整流濾波的功率因數(shù)校正，并限制高次諧波成分，從而達到減小電磁幅射干擾，提高輸入側(cè)功率因數(shù)的目的。并且由于有源功率因數(shù)校正（ APFC）還有預穩(wěn)壓的作用，同時還可以調(diào)光（調(diào)節(jié) APFC 輸出電壓），所以既可提高電子鎮(zhèn)流器的 電性能，又可提高電子鎮(zhèn)流器的可靠性。有源功率因數(shù)校正按電路構(gòu)成 分為：降壓式、升 /降壓式、反激式、升壓式等幾種。按控制市電輸入電流的工作原理可分為：平均電流型、滯后電流型、峰值電流型、電壓控制型幾種。 按功率因數(shù)校正電路中電感電流的工作方式又可分為：電流連續(xù)型（ CCM）、電流不連續(xù)型（ DCM）。由于升壓式有源功率因數(shù)校正電路具有 PF 值高、 THD 小、效率高，但需輸出電壓高于輸入電壓，適用于 75W2KW 的應用場合，所以目前應用最為廣泛。由于 DCM 型 APFC 電路簡單，開關管應力小的優(yōu)點，所以在電子鎮(zhèn)流器中應用廣泛。兩級式具有 APFC 功能的高頻交流電子鎮(zhèn)流器電路由于增加了一級有源功率因數(shù)校正電路，所以增加了電路的復雜性，使成本提高許多，雖然雙級式高頻交流電子鎮(zhèn)流器性能好，但由于成本、體積等原因也很難于大范圍推廣 使用。 3） 常用高頻交流電子鎮(zhèn)流器調(diào)光 由于高頻交流電子鎮(zhèn)流器具有節(jié)能的優(yōu)點，特別是在不需電子鎮(zhèn)流器滿功率進行的場合下，采用調(diào)光控制節(jié)能效果會更加明顯。 調(diào)光控制有一個用戶可控制的調(diào)光控制輸入端并應具有以下基本功能：能檢測燈電流、燈電壓、燈功率；利用反饋電路來調(diào)節(jié)用戶設定的亮度。 常用的調(diào)光方法主要有以下四種：占空比調(diào)光法、調(diào)頻調(diào)光法、調(diào)節(jié)高頻逆變器供電電壓調(diào)光法。 （ 1） 占空比調(diào)光法 這種調(diào)光控制法利用調(diào)節(jié)高頻逆變器中功率開關管的脈沖占空比，實現(xiàn)輸出功率調(diào)節(jié)，對半橋逆變的最大占空比為 ，以確保半橋逆 變器的兩個開關管有一個死時間，以免兩個開關管共態(tài)導通損壞。 這種調(diào)光方法存在的問題是：如果電感電流連續(xù)并滯后于半橋電壓 Uxy，則開關可能導通時工作在零電壓狀態(tài)，關斷瞬間需采用吸收電容達到 ZCS 工作條件，這樣可進入 ZVS 工作方式，這是優(yōu)點， EMI 和開關管應力可明顯降低。然而，如果占空比太小，以至電感電流不連續(xù)，將失去 ZVS 工作特性，并且由于供電直流電壓較高，而使開關管上的應力加大，這種不連續(xù)電流導通狀態(tài)將導致可靠性降低和加大EMI 幅射。 除了小的脈沖占空比，當燈管發(fā)生故障時，也會出現(xiàn)不連續(xù)電流工作狀態(tài)，當燈為 開路故障時，電感電流將流過諧振電容，由于這個電容的容量較小，所以阻抗較大。除非兩個開關管有吸收電路保護，否則開關