【導(dǎo)讀】生能源，具有儲能量大、利用經(jīng)濟、清潔環(huán)保等優(yōu)點。面面，小到為我們家庭提供熱水，大到為宇宙飛船提供能量等等。功率用電器的供電需求。本文介紹的是利用34063實現(xiàn)太陽能充電控。制技術(shù)，為臺燈收音機提供電源，實現(xiàn)綠色供電。本設(shè)計簡單，實用，很大的應(yīng)用前景。

　　

【正文】 。 圖 3 顯示了太陽能電池的輸出特性。太陽能電池的輸出隨著二極管的 IV 特性不同而略有變化，且串聯(lián)電阻 (RS) 也會造成較小的壓降，但輸出電壓基本保持為 常量。不過，在某一時刻，通過內(nèi)部二極管的電流會非常小，導(dǎo)致偏置不 25 足，這樣二極管上的電壓會隨負(fù)載電流的上升而快速下降。最后，當(dāng)所有生成的電流都流經(jīng)負(fù)載而不通過二極管時，輸出電壓為零。這種電流稱作太陽能電池的短路電流 (ISC)，它與 VOC 都是決定電池工作性能的主要參數(shù)，因此，我們將太陽能電池視為 “ 電流有限的 ” 電源。當(dāng)輸出電流增加時，輸出電壓會下降，最后降為零，這時負(fù)載電流為短路電流。 圖 3 典型的太陽能電池 IV 特性 在大多數(shù)應(yīng)用中，理想情況是盡可能從太陽能電池獲得最大電力。由于輸出功率是輸出電壓與電流的乘積，因此我們應(yīng)明確電池哪部分工作區(qū)能實現(xiàn)最大的輸出電壓與電流乘積值，即所謂的最大功率點 (MPP)。在一種極端情況下，輸出電壓為最大值 (VOC)，但輸出電流為零；在另一種極端情況下，輸出電流為最大值 (ISC)，但輸出電壓為零。在上 述兩種情況下，輸出電壓與電流的乘積均為零，因此， MPP 必須在兩種極端情況之間。 我們可以很容易地證明（或通過實驗觀察到），不管在何種應(yīng)用， MPP 實際上總會出現(xiàn)在太陽能電池輸出特性圖的轉(zhuǎn)彎處（見圖 4）。實踐中的問題在于，太陽能電池 MPP 的確切位置會隨著光照和環(huán)境溫度的變化而變化，因此，為了盡可能利用太陽能，系統(tǒng)設(shè)計時必須在實際工作條件下實現(xiàn)或接近 MPP。 圖 4 太陽能電池輸出特性 我們可通過幾種不同方法來跟蹤太陽能電池板系統(tǒng)的 MPP，不過這些方法通常會比較復(fù)雜，特別對衛(wèi)星等關(guān)鍵任務(wù)系統(tǒng)來說更是如此。不過，在許多低成本系統(tǒng)中，我們并不必強求 MPP 跟蹤系統(tǒng)的精確性。簡單的低成本解決方案只要能收集到可用能量的 90% 左右就可以了。充電控制系統(tǒng)如何讓太陽能電池的工作接近 MPP 呢？ 動態(tài)電源路徑管理 (DPPM) 技術(shù)能滿足 跟蹤 MPP 的設(shè)計挑戰(zhàn)。圖 5 顯示了鋰離子電池充電應(yīng)用的電路，可實現(xiàn)太陽能電池板電力的最大化，且我們能用 MOSFET Q2 來調(diào)節(jié)電池充電電流、充電電壓或系統(tǒng)總線電壓。太陽能電池板用作電源，對單節(jié)鋰離子電池進(jìn)行充電。太陽能電池板包括一系列硅單元串，每串包括 11 個硅單元，就好像電流有限的電壓源，電池板的尺寸及光照量決定著電流的大小。 DPPM 能夠監(jiān)控系統(tǒng)總線電壓 (VOUT) 隨電流限制電源的下降。系統(tǒng)總線連接的電容 (Co) 開始放電，一旦系統(tǒng)和電池充電器所需電流大于太陽能電池板提供的電流，就會 使系統(tǒng)總線電壓下降。一旦系統(tǒng)總線電壓降到預(yù)設(shè)的 DPPM 閾值，電池充電控制系統(tǒng)將在 DPPM 閾值位置調(diào)節(jié)系統(tǒng)總線電壓。我們可通過降低電池充電電流來實現(xiàn)上述目的，從而獲得太陽能電池板的最大電力。 DPPM 控制電路設(shè)法達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)條件，使系統(tǒng)獲得所需的電力，并用剩余電力給電池充電，這樣，我們就能最大化太陽能電池板的電力，并提高系統(tǒng)的可靠性。 27 圖 5 用太陽能電池板給一節(jié)鋰離子電池充電 圖中太陽能電池板提供的最大輸出電壓 (VOC) 通常在 ～ 之間。由于該電壓低于預(yù)定義的 6V 輸出調(diào)節(jié)電壓，因此 MOSFET Q1 完全打開。如果系統(tǒng)和電池充電器所需的總電流超過太陽能電池根據(jù)光照量決定的輸出電流，那么太陽能電池板的輸出電壓將降低，從而減小輸出電壓 (VOUT)。當(dāng) VOUT 降至 VDPPM 時（也是太陽能電池板的輸出電壓），充 電電流降低。如 VDPPM 設(shè)置靠近 MPP 的話，那么太陽能電池板這時將工作在靠近 MPP 的位置。我們通過對 RDPPM 進(jìn)行適當(dāng)編程，使其達(dá)到一定的值，確保 VOUT 保持最小為 ，從而實現(xiàn)上述目的。我們之所以使用 VDPPM 的值，是因為它合理地對應(yīng)于太陽能電池板的 MPP。 假定 MOSFET Q1 上的壓降為 300mV，那么每個單元上的壓降將等于 436mV，這將最大化太陽能電池板的功率輸出。如果 VOUT 大于 ，那么 DPPM 不起作用，太陽能電池板將遠(yuǎn)離其 MPP。不過 ，只有系統(tǒng)和電池充電器所需的電力小于太陽能電池板的供電量時，才會發(fā)生上述情況。這時，效率降低并不會很重要。圖 3 顯示出，輸出功率接近 MPP 時，其曲線比較平坦，隨后會急劇下降，因此我們最好將 VDPPM 設(shè)得略高一些，而不要設(shè)得略低，這將盡可能降低因工作電壓設(shè)置不當(dāng)而對輸出功率產(chǎn)生不良影響。假如即便電池充電電流降至零時，太陽能電池板可用的電力也不足以給系統(tǒng)供電的話，那么 MOSFET Q 2 將完全打開， VOUT 剛好降至電池電壓 VBAT 值以下，且電池可提供太陽能電池板所不能提供的電流。 如充電器工 作于 DPPM 中時，內(nèi)部安全定時器會自動擴展。這樣，在低光照或無光照等特殊工作條件下，電池充電會非常慢，抑或電池會處于放電模式。我們幾乎不可能就所有應(yīng)用設(shè)置適當(dāng)?shù)某潆姲踩〞r器，否則就可能導(dǎo)致安全定時器出錯，因此我們可通過禁用安全定時器來解決相關(guān)問題。 、電池充電原理 鋰離子電池在充電或放電過程中若發(fā)生過充、過放或過流時，會造成電池的損壞或降低使用壽命，圖 10 為鋰電池的充電曲線，共分三個階段：預(yù)充狀態(tài)、恒流充電和恒壓充電階段。以 800 mAh 容量的電池為例，其終止充電電壓為。用 1/10C（約 80 mA）的電池進(jìn)行恒流預(yù)充，當(dāng)電池端電壓達(dá)到低壓門限V（ min）后，以 800 mA（充電率為 1C）恒流充電，開始時電池電壓以較大的斜率升壓，當(dāng)電池電壓接近 V 時，改成 ，電流漸降，電壓變化不大，到充電電流降為 1/10C（約 80 mA）時，認(rèn)為接近充滿，可以終止充電。 圖 10 電池充電曲線 恒 流充電 恒壓充電 IPRE VMIN IREG VREG 預(yù)充狀態(tài) 29 第七章 總結(jié)與體會 總結(jié) 本文是利用太陽能制作的 太陽能臺燈收音機， 他 具備太陽能發(fā)電蓄電 、 可調(diào)節(jié)亮度跟 角度臺燈 和 雙波段可調(diào)頻收音機三個功能。除了以上三個主要功能外還有手搖發(fā)電，手電筒，閃光警報燈，對手機等移動數(shù)碼電器充電等輔助功能 。 本作品 , 無論是計量精度 , 還是穩(wěn)定性都滿足國家的要求 , 它具有較好的標(biāo)定校準(zhǔn)方法 , 性能穩(wěn)定 , 操作簡單 , 價格低廉。 下面就 太陽能臺燈收音機 展望一下它的發(fā)展： 在整個畢業(yè)設(shè)計過程中，我對大學(xué)四年所學(xué)的知識有了一個系統(tǒng)的認(rèn)識和理解，尤其是對本課題所用到的太陽能電池及其相關(guān)知識有了進(jìn)一步的掌握，對系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)又及對系統(tǒng)的分析和問題的解決有了切身的認(rèn)識和體會，正所謂學(xué)以致用 ，在此實踐過程中增長了知識、豐富了經(jīng)驗，提高了解決問題的能力。系統(tǒng)的分析與設(shè)計過程是對學(xué)習(xí)的總結(jié)過程，更是進(jìn)一步學(xué)習(xí)和探索的過程?？刂葡到y(tǒng)的開發(fā)設(shè)計是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，必須嚴(yán)格按照系統(tǒng)分析、系統(tǒng)設(shè)計、系統(tǒng)實施、系統(tǒng)運行與調(diào)試的過程來進(jìn)行。系統(tǒng)的分析和設(shè)計是項很辛苦的工作，同時也是一個充滿樂趣的過程，在設(shè)計過程中，要邊學(xué)習(xí)，邊實踐，遇到新問題就不斷探索和努力即可使問題得到解決。 理論和實際必須緊密結(jié)合，在設(shè)計中要針對不同的系統(tǒng)根據(jù)理論給與不同的方案，綜合考慮各方面的因素和需要，選擇出最佳的方案與結(jié)論。 本課 題有相當(dāng)大的難度，同時也有很大的實用性。在做畢業(yè)設(shè)計的過程中，我的理論和實踐水平都有了較大的提高。在本課題的設(shè)計中，我熟練掌握了 一些電路 的原理及應(yīng)用有了一定的了解，掌握了各種控制電路及其相關(guān)元器件的使用。通過這次畢業(yè)設(shè)計，我不僅學(xué)會如何將所學(xué)專業(yè)知識運用到實際生活中，還學(xué)會如何克服未知的困難，解決難題的方法。 體會 畢業(yè)設(shè)計終于結(jié)束了，這意味著我的大學(xué)生涯中最后一項任務(wù)也完成了 ，在此畢業(yè)設(shè)計過程中，鞏固了我在大學(xué) 4 年內(nèi)學(xué)過的知識，尤其是 硬件方面 的知識， 同時通過這次畢設(shè)提高了 制作電路的實力 ，尤其是獲 得的 制作硬件的能力 ，同時了解到了其它相關(guān)領(lǐng)域的知識，對今后的工作學(xué)習(xí)有著極大的幫助。 由于時間太倉促，經(jīng)驗不足，理論方面也相應(yīng)的存在不足，加上條件有限，仍存在著一些設(shè)計方面的問題，個人技能也有待提高。理論知識還要鞏固加強。但是寶貴的實踐經(jīng)驗還是對自己的提高有著極大的幫助。 31 參考文獻(xiàn) [1] 劉靖，李咸浩 .光伏技術(shù)應(yīng)用 [2] 楊金煥，陳中華 .21 世紀(jì)太陽能發(fā)電的展望 . 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