【正文】 ot of advantages such as large reserves, economic, cleanliness and so on. So, people begin to pay more attention to the use of solar energy. The paper designs a feasible solar energy charging controller and storage batteries are charged to meet the needs of lowpower users. This article focuses on the use of singlechip realization of solar charge control technology. 100watt solar panels to 12volt solar battery charge controller hardware system is detailed, including system hardware circuit design, the various parts of the circuit functions, working principles and models of selected electronic ponents. Hardware system is posed of four parts, which are DC regulated power supply circuit, A / D to achieve on the battery terminal voltage of the dynamic monitoring and conversion, AT89C51control and output switching circuit. And finish the entire solar charge controller circuit schematic design and production. PROTEUS simulation with circuit simulation software was acplished, and a corresponding circuit board was produced. However, due to time constraints, I failed to plete the kind of experimental test. In this paper, also the structure of the principle of solar cells, solar panels of the Volta metric characteristics of leadacid batteries monly used in the work of principle was detailed, and the basis of methods monly used on rechargeable batteries was introduced. Key words: solar。 charge control。 太陽能電池是利用太陽光和材料相互作用直接產(chǎn)生電能，不需要消耗燃料和水等物質(zhì)，使用中不釋放包括二氧化碳在內(nèi)的任何氣體，是對(duì)環(huán)境無污染的可再生能源。 目前 ， 太陽能電池的應(yīng)用已從軍事領(lǐng)域、航天領(lǐng)域進(jìn)入工業(yè)、商業(yè)、農(nóng)業(yè)、通信、家用電器以及公用設(shè)施等部門，尤其可以分散地在邊遠(yuǎn)地區(qū)、高山、沙 漠、海島和農(nóng)村使用，以節(jié)省造價(jià)很貴的輸電線路。而由于太陽能發(fā)電有如安全可靠，無污染，不受地域限制，無需消耗燃料，維護(hù)簡(jiǎn)便，建設(shè)周期短，建設(shè)的規(guī)模大小隨意，不需要架設(shè)輸線路，可以方便地與建筑物結(jié)合等等一系列的優(yōu)點(diǎn)，這些優(yōu)點(diǎn)是常規(guī)發(fā)電以及其它發(fā)電方式不能比擬的，因而太陽能發(fā)電成為目前各國(guó)研究得最多， 發(fā)展也是最快的技術(shù)之一，從 2020年至 2020年，全球光伏電池產(chǎn)量年平均增長(zhǎng)率幾乎達(dá)到了 %。到 2100 年，可再生能源將占 86%，而太陽能的占有比率則將高達(dá) 70%，其中利用太陽能來進(jìn)行的發(fā)電將占 64%。太陽能作為一種可再生能源有取之不盡用之不竭并且清潔安全的優(yōu)點(diǎn)，因此太陽能有著廣泛的應(yīng)用前景。然而當(dāng)人們出門旅行時(shí)，手機(jī)充電不方便始終困擾著大家。人們可以隨時(shí)隨地對(duì)手機(jī)充電啦！本課程設(shè)計(jì)介紹一種太陽能充電器，利用單片機(jī)控制，將太陽能經(jīng)過電路轉(zhuǎn)換為直流電源給手機(jī)充電，與常規(guī)的充電器相比有著明顯的優(yōu)勢(shì) 設(shè)計(jì)思路和分析 太陽能充電器的設(shè)計(jì)，以太陽能 電池板為能源核心對(duì)硬件電路進(jìn)行供電，控制電路以單片機(jī)為核心，整個(gè)系統(tǒng)由電源變換電路、采樣電路、處理器、脈寬調(diào)制控制器和電池組組成。本設(shè)計(jì)采用太陽能電池板對(duì) 51 單片機(jī)進(jìn)行供電，設(shè)計(jì)了基于單片機(jī)的太陽能充電電路，通過脈寬調(diào)制對(duì)手機(jī)電池充電進(jìn)行智能控制 。單晶硅太陽能電池轉(zhuǎn)換效率最高，技術(shù)也最為成熟。 多晶硅薄膜太陽能電池與單晶硅比較，成本低廉，而效率高于非晶硅薄膜電池，其實(shí)驗(yàn)室最高轉(zhuǎn)換效率為 18%,工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)的轉(zhuǎn)換效率為10%。但受制于其材料引發(fā)的光電效率衰退效應(yīng)，穩(wěn)定性不高，直接影響了它的實(shí)際應(yīng)用。太陽 能電池可根據(jù)電壓大小需要，由不同數(shù)量的太陽能電池片組成，其轉(zhuǎn)換效率受光照、溫度、太陽電池晶體類型及制 造工 藝等影響， 2020 年中國(guó)平均效率為 %。 銅陵學(xué)院 畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)） 3 系統(tǒng)總體框圖設(shè)計(jì) 圖 11 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu) 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。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。本系統(tǒng)將采用 89C51 做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。 太 陽 能 電 池 板 AT89C51 DC/DC 變換 顯示電路 手 機(jī) 電 池 ADC0809 鄭佳：太陽能充電器的設(shè)計(jì) 4 總電路原理圖 銅陵學(xué)院 畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)） 5 第二章 太陽能充電器硬件電路設(shè)計(jì) 太陽能電池板部分 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。本文以手機(jī)、 MP3 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?？紤]被充電池的電流不同所需充電時(shí)間不等，采用八塊相同參數(shù)電池板進(jìn)行串、并聯(lián)，實(shí)測(cè)電池板的輸出電壓最大值為,電流最大可達(dá) 450mA，總標(biāo)稱功率為 5W 左右 ,實(shí)際輸出可根據(jù)不同的被充電對(duì)象進(jìn)行平滑調(diào)整。由于 PN 結(jié)電場(chǎng)的存在，這些電子一空穴對(duì)運(yùn)動(dòng)到 PN 結(jié)區(qū)產(chǎn)生分離，其中正電荷和負(fù)電荷分別聚集從而產(chǎn)生了與 PN 結(jié)勢(shì)電場(chǎng)相反的光生電場(chǎng)，當(dāng)接通外部電路環(huán)路時(shí)，電子一空穴對(duì)的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生直流電流，從而對(duì)外出電能因?yàn)閱蝹€(gè) PN 結(jié) 產(chǎn)生的光生電勢(shì)比較小 (約 左右 )，在實(shí)際應(yīng)用中，多將許多個(gè)小的太陽能光伏電池單元通過串聯(lián)或者并聯(lián)組合在一起構(gòu)成光伏電池組件，從而可以輸出更大的電能。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(huì)造成較小的壓降，但輸出電壓基本保持為常量。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(shí)，輸出電壓為零。當(dāng)輸出電流增加時(shí)，輸出電壓會(huì)下降，最后降為零，這時(shí)負(fù)載電流為短路電流。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(shí)現(xiàn)最大的輸出電壓與電流乘積值，即所謂的最大功率點(diǎn) (MPP)。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。實(shí)踐中的問題在于，太陽能電池 MPP 的確切位置會(huì)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(jì)時(shí)必須在實(shí)際工作條件下實(shí)現(xiàn)或接近 MPP。蓄電池的性能和充放電的方式有很大的關(guān)系，為了尋求最佳方案，在設(shè)計(jì)充電器之前必須做的一項(xiàng)工作是對(duì)蓄電池原理作一個(gè)詳細(xì)的分析研究。電池按轉(zhuǎn)換能量方式分為兩大類：一類是物理電池，如太陽能電池；另一類是化學(xué)電池，即把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。其中，一次電池可分為：盒式鋅錳電池、扣式鋅銀電池、鋅空氣電池等。一次電池，又叫不可充電電池或原電池，從電池單向化學(xué)反應(yīng)中產(chǎn)生電能。但可充電電池，又叫二次電池，可在應(yīng)用中放電，也可由充電器充電。充電和放電電流（安培）通常用電池額定容量的倍數(shù)表示，叫做充電速率（ Crate）。電池的額定容量（ Ah 或 mAh ）是電池在特定條件下完全放電所能儲(chǔ)存的電能。任何一種電池由四個(gè)基本部件組成，這四個(gè)主要部件是正負(fù)兩個(gè)電極、電解質(zhì)、隔膜和外殼。 它的充放電特性如下： 1 ）充電特性 c c bU E I r??? （ 21） 式中 cU 為蓄電池充電時(shí)端電壓， E 為蓄電池電動(dòng)勢(shì)， cI 為蓄電池充電電流， br 為蓄電池內(nèi)阻。（實(shí)線為充電過程的變化，虛線為停充 后的變化。充電中期，電勢(shì)增高漸慢（曲線的 ab 段）。如繼續(xù)充電，電池內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)使蓄電池的內(nèi)阻增大，因而端電壓又繼續(xù)上升，如曲線中 bc 段。如果在 d 點(diǎn)停止充電，端電壓迅速降低（曲線的 de 段）。 應(yīng)當(dāng)指出，充電速度的快慢 (充電率的大小 )將影響到充電蓄電池的端電壓以及充電時(shí)間。如以 10 小時(shí)率充電容量 (C)為 120Ah 的蓄電池，則充電電流為 120Ah/10h=12A，常用 10C 表示 10 小時(shí)率。 銅陵學(xué)院 畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)） 9 2） 放電特性 dd bU E I r? ? ? (22) 式中 dU 為蓄電池放電時(shí)端電壓， E 為蓄電池電動(dòng)勢(shì)， dI 為蓄電池放電電流， br 為蓄電池內(nèi)阻。（實(shí)線為放電過程的變化，虛線為停放后的變化。第二部分（曲線的 ab 段）的時(shí)間越長(zhǎng)，平均電壓就越高，其電壓特性也就越好。如果繼續(xù)放電，使電池的端電壓急劇下降，如圖中虛線部分的 cd 段所示。一般規(guī)定的放電截止時(shí)的電壓稱為放電終止電壓。 蓄電池作為電源模塊的設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)所采用的電器元件需要外部供電，如果接上外加電源，則使得電路復(fù)雜化，并且破壞了系統(tǒng)的獨(dú)立性。 這里采用三斷集成穩(wěn)壓器件 7805 設(shè)計(jì)電路的電源模塊，如圖 26 所示。這是一種帶 4k 字節(jié)閃爍可編程可擦除的只讀存儲(chǔ)器 （ FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓高性能 的 CMOS8 微處理器 。 單片機(jī)最小系統(tǒng)的核心部分包括單片機(jī)芯片、振蕩電路及復(fù)位電路。具體工作過程是上電復(fù)位，確定輸出電流大小，或作為 普通電源的輸出電壓，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。在電池充電過程中，通過檢測(cè)電流大小而確定電池充電多少，從而改變充電方式或決定是否停止充電。圖 27 為單片機(jī)的系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)。是目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用最廣泛的 8 位通用A/D 芯片 1）內(nèi)部結(jié)構(gòu)（