【正文】 為避免輸入端斷開時(shí) Co 從穩(wěn)壓器輸出端向穩(wěn)壓器放電，造成穩(wěn)壓器的損壞，在穩(wěn)壓器的輸入端和輸出端之間跨接一個(gè)二極管，對(duì) LM7805 起保護(hù)作用。電路中 Ci 的作用是消除輸入連線較長(zhǎng)時(shí)其電感效應(yīng)引起的自激振蕩，減小紋 波電壓，取值范圍在 F～ 1μ F 之間，本文 Ci 選用 F；在輸出端接電容 Co 是用于消除電路高頻噪聲，改善負(fù)載的瞬態(tài)響應(yīng)，一般取 F左右，本文 Co 即選用 F。 3） Co 可改善穩(wěn)定性和瞬態(tài)響應(yīng)。 圖 33 LM7805 應(yīng)用電路 注： 1）輸入電壓，即使是紋波電壓中的低值點(diǎn)，都必須高于所需輸出電壓 2V 以上。 用途：可以為需要提供 5V 直流電源的電路提供穩(wěn)定工作電壓。 LM7805 應(yīng)用電路 LM7805 有三個(gè)引腳， 1 腳接輸入電壓， 2 腳接地， 3 腳接輸出。所以這種穩(wěn)壓源適于需用較小電流（小于數(shù)百 mA），輸出電壓較低（數(shù)十 V 以下）場(chǎng)合。這不僅使調(diào)整功放易發(fā)熱損壞（如果不是調(diào)整功放電路過熱，需選允許功耗大的器件）。 vs 與 VR 基準(zhǔn)電壓之差增大 ,誤差比較管輸出的倒相電壓增大，使調(diào)整功率放大器輸出電流減小，即調(diào)整功率放大器兩端電壓增大，從而 v0 輸出電壓下降，也就是說 v0 基本不增加，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)壓作用。 串聯(lián)式穩(wěn)壓源實(shí)際上是由具有電壓負(fù)反饋的直流放大器構(gòu)成的。 電源電路設(shè)計(jì) LM7805 芯片介紹 LM78系列穩(wěn)壓器能提供多種固定的輸出電壓，應(yīng)用范圍廣，內(nèi)涵過流、過熱和過載保護(hù)電路，帶散熱片時(shí)，輸出電流可達(dá) ，雖然是固定的穩(wěn)壓電路，但使用外接元件，可獲得不同的電壓和電流。本系統(tǒng)將采用 89C51 作為充電電路的控制器，從而以較低的成本輕松實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的充電智能控制，同時(shí)也可以為其他小型電子產(chǎn)品提供潔凈的直流電源。由于充電器多采用大電流的快速充電法，在電池充滿后如果不及時(shí)停止會(huì)使電池發(fā)燙，過度的充電會(huì)嚴(yán)重?fù)p害電池的壽命。 3 太陽能充電器硬件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案 圖 31 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案 太陽能電池在使用時(shí)由于太陽光的變化較大，其內(nèi)阻又比較高，因此輸出電壓不穩(wěn)定，輸出電流較小，這就需要用充電控制電路將電池板輸出 的直流電壓變換后供給電池充電。考慮被充電池的電流不同所需充電時(shí)間不等，應(yīng)采用 2 塊相同參數(shù)電池板進(jìn)行串聯(lián)。本文以手機(jī)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(jì)過程。 本系統(tǒng)所采用的光伏電池 太陽能電池板是太陽能供電系統(tǒng)工作的基礎(chǔ)，是該充電器的核心部分，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(duì)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。因而對(duì)最大輸出功率影響明顯，見圖 210 中各實(shí)線的波峰的幅值變化。 圖 27 不同日照下的 IV 關(guān)系曲線圖 圖 28 不同日照下的PV 曲線圖 光伏電池輸出特性的影響 圖 29，圖 210 分別給出了太陽能電池陣列在日照射為 1000W/m2，和在變化溫度 T 的情況下，表現(xiàn)出典型的 IV 和 PV 特性。從圖 27 可知，太陽能電池陣列的輸出短路電流 ISC 和最大功率點(diǎn)電流 IM 隨日照強(qiáng)度的上升而顯著增大，也就是說式 23 中 ISC 強(qiáng)烈地控制著 I 的大小。它的值越大，表明輸出特性曲線越“方”，電池的轉(zhuǎn)換效率也越高。對(duì)實(shí)際光電池，引人填充因子 FF Fill factor 概念來表征光電池的這一特性， FF 定義為式（ 24）。 從圖 26 可見， IM 和 VM 的乘積就是最佳工作點(diǎn)的縱橫坐標(biāo)所確定的矩形面積，在曲線范圍內(nèi)這個(gè)面積越大，表明電池的輸出特性越優(yōu)越。因?yàn)樗芴柲茈姵貎?nèi)部等效的串、并聯(lián)電阻的影響，其特性方程由 公式（ 23）可知一個(gè)超越指數(shù)方程，無法用線性方程表示，具有非線性。原則上講，可對(duì)輸出功率求導(dǎo)使其為 0，即可得到該電池的最佳工作點(diǎn) IM， VM，從而求出最大輸出功率： PM IM VM。 圖 26 太陽能電池的 IV 特 性關(guān)系曲線 圖 26 中，在 IV 曲線上總可以找到一個(gè)工作點(diǎn)，此點(diǎn)處的輸出功率最大，此點(diǎn)就是最大功率點(diǎn) MPPT ，即圖中 M 點(diǎn)。 ⑤ 最大輸出功率 PM ：在給定日照和溫度下光伏電池可能輸出的最大功率 ⑥ 填充因子 24 ⑦ 光伏電池的轉(zhuǎn)換效率：輸出功率 PM 與陽光投射到電池表面上的功率 PS之比，其值取決于工作點(diǎn)。 ③ 最大功率點(diǎn)電流 IM ：在給定日照強(qiáng)度和溫 度下相應(yīng)于最大功率點(diǎn)的電流。光伏電池的幾個(gè)重要技術(shù)： ① 短路電流 ISC：在給定日照強(qiáng)度和溫度下的最大輸出電流。而光譜特性主要研究光伏電池與入射光譜的關(guān)系，所以本文不對(duì)其進(jìn)行討論。 圖 25 實(shí)際光伏電池等效電路 23 此式叫做光伏電池的超越方程式。同時(shí)，由于電池邊沿的漏電，在電池的微裂痕、劃痕等處形成的金屬橋漏電等，使一部分本該通過負(fù)載的電流短路，這種作用可用一個(gè)并聯(lián)電阻 RSH 來等效表示。太陽能 21 當(dāng) I 0 時(shí)，可以得到太陽能電池的開路電壓 22 其中 I 為電池單元輸出電流； IL 為 PN結(jié)電流 A ； IO 為二極管的反向飽和電流 A ； V 為外加電壓 V ； q 是單位電荷 1019K 庫侖 ； K 是玻耳茲曼常數(shù) 1023J/K ； T 是絕對(duì)溫度 T t+273K ； n 為二極管指數(shù)。目前使用的光伏電池可看作PN 結(jié)型二極管，因?yàn)樵诠獾恼丈湎庐a(chǎn)生正向偏壓，所以在 PN 結(jié)為理想狀態(tài)的情況下，可根據(jù)圖 24 表示的等效電路來考慮。 太陽能電池的等效電路 光伏電池受光的照射便產(chǎn)生電流。圖 21 所示為 P 型區(qū)結(jié)構(gòu) 圖，圖 22 所示為 N型區(qū)結(jié)構(gòu)圖。如此形成的一個(gè)個(gè)電池元件，把它們串聯(lián)、并聯(lián)起來，就能輸出一定的電壓、電流和功率。光生電場(chǎng)的一部分除抵消勢(shì)壘電場(chǎng)外，還使 P 型層帶正電， N 型層帶負(fù)電，在 N 區(qū)與 P 區(qū)之間的薄層產(chǎn)生所謂光生伏特電動(dòng)勢(shì)。當(dāng)用適當(dāng)波長(zhǎng)的太陽光照射到半導(dǎo)體上時(shí)，光能被半導(dǎo)體吸收后，在導(dǎo)帶和價(jià)帶中產(chǎn)生非平衡載流子 電子和空 穴。因此，太陽能光伏電池都是由半導(dǎo)體構(gòu)成的。太陽能光伏電池正是一種利用光伏效應(yīng)直接將光能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。這樣，光能就以產(chǎn)生 電子――空穴對(duì)的形式轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。?dāng)太陽光照射時(shí)，其中一部分被表面反射掉，其余部分被半導(dǎo)體吸收或透過。 軟件設(shè)計(jì)：電路啟動(dòng)初始化程序設(shè)計(jì)，按鍵采集程序設(shè)計(jì)，數(shù)碼管顯示程序設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)采集及模數(shù)轉(zhuǎn)換程序設(shè)計(jì)，充電子程序設(shè)計(jì)，電源子程序設(shè)計(jì)。這種便捷的太陽能充電器幾乎可以在任何地方補(bǔ)充電力，從而獲得通信的自由。 文中介紹設(shè)計(jì)的太陽能手機(jī)充電器，與普通的手機(jī)充電器相比，它的特殊之處除了能源的供應(yīng)來自太陽能電池板外，充分利用單片機(jī)的智能性，設(shè)有完備的電壓 電流檢測(cè)保護(hù)電路，并通過 LED 顯示電路的狀態(tài)，當(dāng)光線不夠強(qiáng)時(shí)，指示燈不亮，蓄電池為手機(jī)充電，光線足夠強(qiáng)時(shí)，指示燈亮，由太陽能電池板供電，同時(shí)可為充電電池充電。鋰電池一般不宜采用全過程恒流充電方式，而是采取開始恒流快速充電，待電池電壓上升到設(shè)定值時(shí)，自動(dòng)轉(zhuǎn)入恒壓充電的方式，并且這樣有利于保存電池容量。 通過本課題的研究，除了對(duì)所學(xué)知識(shí)的進(jìn)一步鞏固外，還可以把理論與實(shí)踐結(jié)合起來，把知識(shí)轉(zhuǎn)變成生產(chǎn)力，創(chuàng)造使用價(jià)值，給人們的生活帶來方便。為了解決這樣的問題，本課題研究了一種太陽能充電器，它可以很好的解決上述問題，給你的生活帶來很大的方便。隨著太陽能電池制造技術(shù)的改進(jìn)以及新的光―電轉(zhuǎn)換裝置的發(fā)明，各國(guó)對(duì)環(huán)境的保護(hù)和對(duì)再生清潔能源的巨大需求，太陽能電池仍將是利用太陽輻射能比較切實(shí)可行的方法，可為人類未來大規(guī)模地利用太陽能開辟廣闊的前景。這對(duì)改善生態(tài)環(huán)境、緩解溫室氣體的有害作用具有重大意義。系統(tǒng)還加入了單片機(jī)控制按鍵，以便自由選擇充電模式，具有根據(jù)返回手機(jī)電流情況，來控制降低電流的輸入和停止充電功能，以免過分充電會(huì)損壞電池，反饋輸出電流的情況，達(dá)到充電智能化的效果。 （請(qǐng)?jiān)谝陨舷鄳?yīng)方框內(nèi)打“√”） 作者簽名： 年 月 日 導(dǎo)師簽名： 年 月 日 摘 要 目前對(duì)太陽能利用主要體現(xiàn)在兩方面：光熱轉(zhuǎn)換與光電轉(zhuǎn)換，本文利用太陽能光電轉(zhuǎn)換特性，設(shè)計(jì)了一種在沒有電源的情況下也能隨時(shí)隨地給各種移動(dòng)設(shè)備充電的便攜式太陽能充電器。 本學(xué)位論文屬于 保密 □，在 _________年解密后適用本授權(quán)書。 學(xué)位論文作者簽名： 日 期： 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保障、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向有關(guān)學(xué)位論文管理部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。論文內(nèi)容未包含法律意義上已屬于他人的任何形式的研究成果。便攜式太陽能充電器的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 電子與信息工程學(xué)院 本 科 畢 業(yè) 論 文 論文題目 便攜式太陽能充電器的設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 黃祖勛 學(xué) 號(hào) 093521077 專 業(yè) 電氣工程及其自動(dòng)化 班 級(jí) 093523 指導(dǎo)教師 鄧方雄 72020 年 5 月 湖北科技學(xué)院學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立完成的研究成果。文中依法引用他人的成果，均已做出明確標(biāo)注或得到許可。 如本人違反上述聲明，愿意承擔(dān)以下責(zé)任和后果： ； ； ，對(duì)因不當(dāng)方式取得學(xué)位給學(xué)校造成的名譽(yù)損害，進(jìn)行公開道歉； 法律糾紛和一切后果。本人授權(quán)省級(jí)優(yōu)秀學(xué)士學(xué)位論文評(píng)選機(jī)構(gòu)將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃 描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。 不保密 □。 本文設(shè)計(jì)是以 ATMEL公司的 AT89C51單片機(jī)作為控制核心 ,由按鍵指示電路、數(shù)碼管顯示電路、 BUCK 斬波電路和 A/D 采集電路等組成的，實(shí)現(xiàn)了將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，然后由 LM7805 提供穩(wěn)定電壓，經(jīng)過 DC/DC 變換電路處理后，由充電電路為負(fù)載供電。 關(guān)鍵詞：太陽能；單片機(jī)； BUCK 變換器 ABSTRACT At present the use of solar energy is mainly embodied in two aspects: the sunlight transformation and photoelectric, this paper, by using solar photoelectric characteristics, design a way that there is no power, it can also charger for various mobile anywhere at any time. The design takes AT89C51 produced by ATMEL as the control core and is posed of buttons, digital pipe display circuit, BUCK chopper circuit and A/D acquisition circuit, which can transfer solar energy into electric power. With stable electric pressure and then processed by DC/DC transform circuit, it can supply electricity through charging circuit. The system is added with singlechip control buttons for free choice of charging mode. It will control the input of low current and stop charging according to the current return to mobile phones so as to prevent battery from being damaged due to overchar