【正文】 研究工作進(jìn)度 ~： 拿到畢業(yè)論文題目，接受畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)； ~： 明確設(shè)計(jì)任務(wù)和目的，查閱相關(guān)資料； ~： 消化理解資料，了解手機(jī)充電器的相關(guān)技術(shù)特征和技術(shù)要求， 收集、對比研究手機(jī)充電器實(shí)用方案，分析工作原理，開展 實(shí)用性，工程價(jià)值等的對比研究，完成理論知識的學(xué)習(xí)，選 定研究方向，初步確定設(shè)計(jì)思路，完成系統(tǒng)總體方案的設(shè)計(jì)； ~：完成開題報(bào)告； ~：準(zhǔn)備開題答辯； ~： 深入學(xué)習(xí)太陽能充電技術(shù)，完善資料； ~： 在了解工作原理的基礎(chǔ)上研究光電轉(zhuǎn)換技術(shù)和充電技術(shù)，完 成電路各個具體部分的設(shè)計(jì)； ~：準(zhǔn)備中期答辯； ~： 對課題進(jìn)行創(chuàng)新和突破； ~： 對選定的充電器電路開展仿真研究，結(jié)合仿真數(shù)據(jù)，給出研 究結(jié)論； ~：整合資料，完成論文撰寫以及圖紙繪制； ~：交給指導(dǎo)老師評閱，對論文進(jìn)行修改； ~：準(zhǔn)備畢業(yè)答辯。其中硬件電路的設(shè)計(jì)包括斬波電路、穩(wěn)壓電路、單片機(jī)電路、信號采集電路等的閉環(huán)電路的設(shè)計(jì)；軟件程序設(shè)計(jì)包括電路啟動程序、按鍵采集程序、數(shù)碼管顯示程序、數(shù)模轉(zhuǎn)換程序等的編寫。只要有光，就可以隨時(shí)隨地給手機(jī)充電，大大方便了我們的外出生活。為了子孫后代的生存和發(fā)展，尋找清潔的替代能源問題已迫在眉睫。例如，國外的哈特便攜式太陽能充電器設(shè)備，擁有全球最高太陽能轉(zhuǎn)換電能效率，在陽光下最快 2 小時(shí)充滿一部智能手機(jī)，最大可儲存 3000mah的電量。參考文獻(xiàn)[1] 黃春耀.《基于單片機(jī)的智能充電控制器的設(shè)計(jì)與應(yīng)用》[J].《龍巖學(xué)院學(xué)報(bào)》.2007:12 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系統(tǒng)整體的工作過程為：電路啟動初始化，電路功能模式的選擇，輸出選擇并確定輸出，單片機(jī)采集信號并計(jì)算輸出PWM信號，定時(shí)采集數(shù)據(jù)并調(diào)節(jié)PWM信號占空比。6腳輸出電路是集電極開路電路，必須有上拉一個電阻。為低時(shí)，輸出都為高。 6N137光電耦合器是用于單通道的高速光耦合器，由一個高發(fā)射強(qiáng)度的紅外發(fā)光二極管和一個高速高增益的光敏檢測集成電路組成。圖415 LCD1602與單片機(jī)的連接圖LCD1602的引腳功能說明如下：GND——接地端；Vcc——電源正極； VL——液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對比度最弱，接地時(shí)對比度最高，對比度過高時(shí)會產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過一個10K的電位器調(diào)整對比度；RS——寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器； RW——讀寫信號線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。其中，上拉電阻的阻值選擇10K。在本設(shè)計(jì)中由于按鍵不是太多，故采用獨(dú)立按鍵法。、B、C地址線；；；；時(shí)鐘信號由單片機(jī)的ALE端經(jīng)74HC74觸發(fā)器二分頻后提供，單片機(jī)采用12MHz晶振，ALE端經(jīng)二分頻后為500KHz。通常使用頻率為500KHz的時(shí)鐘信號；ST——轉(zhuǎn)換啟動信號。ADC0809的引腳圖如圖413所示。 (3)電壓電流的采集與轉(zhuǎn)換 在主電路采集到的電流、電壓模擬信號經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換成為數(shù)字信號后，再送到單片機(jī)判斷是否需要進(jìn)行脈寬調(diào)節(jié)使輸出接近設(shè)定值。OUT——電流輸出端，該電流的大小正比于流過傳感電阻的電流。RS+——內(nèi)部傳感電阻的電源端。MAX471還有如下的特點(diǎn)： 具有電流檢測功能，所能跟蹤的電流變化頻率高達(dá)130KHz；內(nèi)含精密的檢測電阻；具有雙向檢測指示，可監(jiān)控充電和放電兩種狀態(tài)；并聯(lián)使用時(shí)可以擴(kuò)大檢測電流范圍；最大供電電流為100μA，關(guān)閉方式時(shí)的電流僅為5μA，所需的供電電壓范圍為3到36V[12]。這樣可以使檢測到的電壓信號能夠通過ADC0809進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)化之后輸入單片機(jī)進(jìn)行判斷。單片機(jī)復(fù)位電路的極性電容的大小直接影響單片機(jī)的復(fù)位時(shí)間，一般采用10uF，容值越大需要的復(fù)位時(shí)間越短。 單片機(jī)的具體工作過程是：上電復(fù)位，查詢按鍵確定功能，然后轉(zhuǎn)入相應(yīng)子程序并分析計(jì)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。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故；P2口——P2口是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口； P3口——P3口是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口；RST——復(fù)位輸入。包含中央處理器(CPU)、數(shù)據(jù)存儲器(RAM)、程序存儲器(ROM)、中斷系統(tǒng)、串行接口、并行接口和計(jì)數(shù)/定時(shí)器等幾大單元。圖47 放電電路simulink模型圖48(a)蓄電池輸出電壓波形圖48(b) BOOST輸出電流波形 圖48(c) BOOST輸出電壓波形 從仿真結(jié)果可以看出，利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，當(dāng)鋰離子電池輸出的電壓降低時(shí)，可以保證輸出電壓與電流的穩(wěn)定，保證了手機(jī)充電的穩(wěn)定性。 根據(jù)計(jì)算結(jié)果與實(shí)際常用值，本設(shè)計(jì)選取22μH的電感，560μF的電容。放電電路如圖46所示。 本設(shè)計(jì)二極管的選型為快恢復(fù)二極管IN5822,其反向峰值電壓VRRM =40V，正向平均整流電流IF=3A。 輸出濾波電容的選擇要滿足輸出電壓紋波的要求，本設(shè)計(jì)要求輸出電壓紋波不超過輸出電壓的1%。 直流升壓電感的設(shè)計(jì)目標(biāo)是紋波電流不超過某個要求值，本設(shè)計(jì)中按照經(jīng)驗(yàn)以直流側(cè)額定電流的20%作為紋波電流的上限。 具體硬件電路的設(shè)計(jì) 基于MPPT的蓄電池充電控制電路設(shè)計(jì)圖42 最大跟蹤電路圖 太陽能電池的最大功率跟蹤電路如圖42所示，包括了屏蔽二極管、電壓檢測電路、電流檢測電路以及BOOST電路。當(dāng)選擇為手機(jī)直接充電時(shí)，BOOST電路將太陽能電池的輸出電壓升壓到穩(wěn)定的5V，直接對手機(jī)充電。輸出電壓是5V，輸出電流1A，工作頻率50KHz。 。 系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)計(jì) 。它可以檢測到電池充電飽和時(shí)的電壓信號變化，然后精準(zhǔn)地結(jié)束充電。圖33 MCC6288應(yīng)用電路 本章小結(jié) 本章主要介紹了基于集成芯片的太陽能手機(jī)充電器的硬件電路設(shè)計(jì)，重點(diǎn)介紹了蓄電池充電控制芯片CN3606與放電升壓芯片MCC6288的功能及應(yīng)用電路設(shè)計(jì)。： (34)可計(jì)算的輸出電容為：14μF，本設(shè)計(jì)中取值為：15μF。BOOST結(jié)構(gòu)DCDC轉(zhuǎn)換器的功率損耗主要是由于電感的寄生串聯(lián)電阻、肖特基二極管的正向?qū)▔航怠⒐β使艿膶?dǎo)通電阻以及控制功率管信號的驅(qū)動能力這四個方面，當(dāng)然芯片本身消耗的靜態(tài)功耗在低負(fù)載的情況下也會影響轉(zhuǎn)換效率。并且由于采用內(nèi)部的修正技術(shù)，保證了輸出電壓精度達(dá)到177。PFM控制電路是MCC6288的核心，該模塊根據(jù)其他模塊傳遞的輸入電壓信號、負(fù)載信號和電流信號來控制功率管的開關(guān)，從而達(dá)到控制電路恒壓輸出的作用。內(nèi)置EN使能端，可控制變換器的工作狀態(tài)，可使它處于關(guān)斷省電狀態(tài)，功耗降至最小。 CN3063的應(yīng)用電路如圖32所示。如果將TEMP管腳接到地，電池溫度監(jiān)測功能將被禁止。CN3063芯片內(nèi)部的功率管理電路在芯片的結(jié)溫超過115℃時(shí)自動降低充電電流，這個功能可以使用戶最大限度的利用芯片的功率處理能力，不用擔(dān)心芯片過熱而損壞芯片或者外部元器件。具有輸入電壓源限流模式，當(dāng)CN3063輸入電壓源的電流輸出能力(帶負(fù)載能力)小于第2管腳的電阻RISET所設(shè)置的充電電流時(shí)，器件內(nèi)部的8位模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路根據(jù)輸入電壓源的電流輸出能力自動控制充電電流，此時(shí)實(shí)際充電電流可能小于第2管腳的電阻RISET所設(shè)置的充電電流，能夠使得充電電流最大化，這就是輸入電壓源限流模式。當(dāng)電池電壓Kelvin檢測輸入端(FB)的電壓降到再充電閾值以下時(shí)，自動開始新的充電周期。確定。 (1)特點(diǎn) 內(nèi)部集成有8位模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路，能夠根據(jù)輸入電壓源的電流輸出能力自動調(diào)整充電電流；可利用太陽能電池等輸出電流能力有限的電壓源供電的鋰電池充電應(yīng)用；輸入電壓范圍： 到 6V片內(nèi)功率晶體管；不需要外部阻流二極管和電流檢測電阻；，也可通過一個外部電阻調(diào)節(jié)；為了激活深度放電的電池和減小功耗，在電池電壓較低時(shí)采用涓流充電模式；可設(shè)置的持續(xù)恒流充電電流可達(dá)500mA；采用恒流恒壓恒溫模式充電，既可以使充電電流最大化，又可以防止芯片過熱；電源電壓掉電時(shí)自動進(jìn)入低功耗的睡眠模式；充電狀態(tài)和充電結(jié)束狀態(tài)雙指示輸出；C/10充電結(jié)束檢測；自動再充電；電池溫度監(jiān)測功能。也可以通過一個外部的電阻調(diào)節(jié)。該器件內(nèi)部包括功率晶體管，應(yīng)用時(shí)不需要外部的電流檢測電阻和阻流二極管。在蓄電池的充電管理部分和蓄電池的放電部分都采用專用的芯片來實(shí)現(xiàn)，簡化了電路，降低了成本。而作為消費(fèi)產(chǎn)品，還要求它滿足成本低、可靠性高的特點(diǎn)。還使用MATLAB軟件建立了太陽能電池的模型，對太陽能電池最大功率的跟蹤進(jìn)行了仿真。圖215 蓄電池恒流恒壓充電原理框圖圖中 Ig——蓄電池恒流充電過程的電流參考值，(A)； Ug——蓄電池恒壓充電過程的電壓參考值,(V)。在恒流充電階段電池可以快速充電，在恒壓充電階段能夠確保電池充到滿容量，這種充電方法所需充電時(shí)間短，充電效果好，能延長蓄電池使用壽命，并節(jié)省電能，充電又徹底，所以是當(dāng)前普遍使用的一種充電方法。這種充電方法電解水很少，能夠避免蓄電池過充，但在充電初期電流過大，然后快速下降，對蓄電池壽命造成很大影響。但是由于電池的可接受電流能力是隨著充電過程而逐漸下降的，到充電后期時(shí)，充電電流多用于電解水，產(chǎn)生氣體，使出氣過多，因此，恒流充電法不能很好地為電池進(jìn)行充電。蓄電池作為系統(tǒng)的儲能裝置，必須對充電電流與充電電壓進(jìn)行合理的控制，才能保證電池的安全使用，提高電池的使用壽命[7]。現(xiàn)在，普遍應(yīng)用的儲能電池主要有:鎳鎘電池、鎳氫電池和鋰離子電池。得到太陽能電池輸出的電流、電壓、功率的波形圖如圖21圖21圖213所示。其主要研究在不同光照強(qiáng)度與溫度下太陽能電池輸出最大功率的變化。圖27 電導(dǎo)增量法計(jì)算流程圖圖28 電導(dǎo)增量法的simulink仿真模塊 (2)升壓變換器 DC/DC變換器采用BOOST電路，太陽能電池的輸出電壓Upv就是B