【正文】 太陽能發(fā)電技術(shù)比較成熟，人們就構(gòu)思講太陽能運(yùn)用到充電器上。 本課題的研究?jī)?nèi)容及主要技術(shù)參數(shù)本課題研究是的是在單片機(jī)的控制下完成太陽能手機(jī)充電器的智能充電,該手機(jī)充電器實(shí)現(xiàn)了能量的自給自足，在直流電和太陽能之間隨意切換。 研究?jī)?nèi)容本課題以華為手機(jī)充電器HW050200C3W型號(hào)為例，主要研究：手機(jī)充電的工作環(huán)境、太陽能電池板的工作狀態(tài)以及手機(jī)充電器在光照情況下的工作狀態(tài)。達(dá)到解決人們?cè)谕鉄o法充電的問題。產(chǎn)品規(guī)格：輸入AC100~240V,50Hz/60Hz（MAX)。之所以把其作為我們的調(diào)研的對(duì)象，是因?yàn)槿A為手機(jī)在人群眾使用比較普遍，其適中的價(jià)格及優(yōu)越的外觀博得人們的心動(dòng)，其主要原因是我國(guó)自主研發(fā)，手機(jī)充電器也有一些不同之處。市電經(jīng)保險(xiǎn)絲F1輸入，DB1橋堆式整流、與組成型濾波電路；濾波后的電壓經(jīng)變壓器T1初級(jí)繞組加到開關(guān)管Q1(SW6070）的漏極。DR1是壓敏電阻，防止雷擊等浪涌電壓可能對(duì)開關(guān)電源造成的損壞。開關(guān)控制器FAN104采用SOIC8封裝，圖24為相關(guān)參數(shù)報(bào)告表。輔助繞組的脈沖電壓一路經(jīng)二極管D整流給FAN104供電；另一路經(jīng)電阻與分壓（濾波雜波）加到內(nèi)部電壓誤差放大器反相端（見下文），與同相端的精密基準(zhǔn)電壓比較，輸出放大的電壓誤差信號(hào)COMV，控制2腳輸出PWM的占空比。在恒流輸出時(shí)，1腳檢測(cè)的正比于開關(guān)管的峰值電流的電壓，加到內(nèi)部電流誤差放大器反相端，與同相端的精密基準(zhǔn)電壓比較，輸出放大的電流誤差信號(hào)COMI，控制2腳輸出PWM的占空比。但因輸出電壓與、及初次匝比有關(guān)，因此一旦確定了初次匝比，若要設(shè)計(jì)輸出電壓為5V，則、的比值就定了，實(shí)際選擇、的阻值時(shí)，未必符合標(biāo)準(zhǔn)系列。 若把接地端斷開串接不同電阻到，負(fù)載時(shí)（給充電寶充電）輸出電壓也不同：串接的電阻越大，輸出的電壓越低。 如圖25所示空載與負(fù)載（給充電寶充電）時(shí)，F(xiàn)AN104的2腳與開關(guān)管漏極的電壓波形。 圖25 FAN104W的2腳與Q1 漏極電壓波形 若輸出短路，F(xiàn)AN104的2腳會(huì)間歇輸出占空比很小的PWM，如圖26所示。 圖26輸出短路FAN301的2腳會(huì)間歇輸出占空比很小的PWM 以上簡(jiǎn)單的介紹了以華為的代表的普通的手機(jī)充電器工作原理，要想把其改造成一個(gè)太陽能手機(jī)充電器還需要找到好的太陽能電池板，要全方面的考慮一些綜合問題。當(dāng)今世界發(fā)展的速度之快，無人知道，資源的利用也不加節(jié)制，考慮都不可再生資源的使用年限，人們把目光瞄準(zhǔn)了無處不在的太陽光。然而在科技發(fā)達(dá)的今天，太陽能的可發(fā)已經(jīng)相當(dāng)成熟，太陽能電池板到處可見，大到天上的衛(wèi)星，小到家里的一些計(jì)算器，從科研、航天到居家生活，無處不在，太陽能已經(jīng)是我們生活中的一部分。太陽光照在半導(dǎo)體pn結(jié)上，形成新的空穴電子對(duì)，在pn結(jié)電場(chǎng)的作用下，空穴由n區(qū)流向p區(qū)，電子區(qū)p區(qū)流向n區(qū)，接通電路后就形成電流。太陽能發(fā)電方式有兩種方式，一種是光—熱—電轉(zhuǎn)換方式，另一種是光—電直接轉(zhuǎn)換方式。圖31 太陽能電池板工作原理圖32太陽能電池結(jié)構(gòu) 目前市場(chǎng)上的單晶硅太陽能電池發(fā)電效率17%~25%左右，相比多晶硅太陽能電池發(fā)電14%左右來說要高些。單晶硅發(fā)電效率高價(jià)格高，多晶硅發(fā)電效率稍低但價(jià)格相比便宜好多。單晶硅電池板，在陽光照射下輸出 8V 至 25V，使用降壓式電源轉(zhuǎn)換器使電壓降至穩(wěn)定的直流 5v接至手機(jī)使手機(jī)充電。但是考慮到方便簡(jiǎn)單易攜帶，又必須做的相當(dāng)精致，加上集板間會(huì)產(chǎn)生“熱斑效應(yīng)”，對(duì)于電極板的要求相當(dāng)高。 ：；x； 5. 太陽能集板轉(zhuǎn)化效率65%。其中的CPU太陽能起到接收能量的作用，DC/DC是把光能直接轉(zhuǎn)化成電能，CPU是負(fù)責(zé)控制切換電路，A/D是負(fù)責(zé)采集把信號(hào)轉(zhuǎn)化后給CPU，切換電路以及穩(wěn)壓濾波、變壓整流都是負(fù)責(zé)把電壓轉(zhuǎn)化成充電器可直接給手機(jī)充電的電壓。在這種情況下就需要把交流的電壓經(jīng)過變壓以及整流在通過穩(wěn)壓濾波后給手機(jī)充電，保障手機(jī)所需的電源。28v= 則變壓器的閘比為 220 /28= 這是直接通過充電器直接充電的電路。=(1+R2/R1)= 因?yàn)閂。然而作為穩(wěn)壓電源的輸出電壓計(jì)算公式，R1和R2的阻值是不能隨意設(shè)定的。 其次是317穩(wěn)壓塊都有一個(gè)最小穩(wěn)定工作電流，有的資料稱為最小輸出電流，也有的資料稱為最小泄放電流。當(dāng)317穩(wěn)壓塊的輸出電流小于其最小穩(wěn)定工作電流時(shí)，317穩(wěn)壓塊就不能正常工作。如果用317穩(wěn)壓塊制作穩(wěn)壓電源時(shí)，沒有注意317穩(wěn)壓塊的最小穩(wěn)定工作電流，那么制作的穩(wěn)壓電源可能會(huì)出現(xiàn)下述不正?，F(xiàn)象：穩(wěn)壓電源輸出的有載電壓和空載電壓差別較大。此時(shí)，只要保證Vo/（R1+R2）≥，就可以保證317穩(wěn)壓塊在空載時(shí)能夠穩(wěn)定地工作。 經(jīng)計(jì)算可知R1的最大取值為R1≈。所以R2的最大取值為R2≈。 為滿足上述條件，我選擇R2=2KΩ,R1=700Ω。 單片機(jī)主要完成的任務(wù)是控制數(shù)據(jù)的采集過程，并將采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)過分析處理后生成PWM脈寬調(diào)制信號(hào)控制開關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷，從而控制輸出大小，上電復(fù)位是具體的工作過程，查詢按鍵按確定功能，從而轉(zhuǎn)入相應(yīng)的程序并分析計(jì)算PWM占空比，開始輸出電流或電壓這樣顯示電路顯示出數(shù)據(jù)。通過單片機(jī)編程實(shí)現(xiàn)了充電過程的智能充電控制，而且簡(jiǎn)化了硬件電路設(shè)計(jì)，由于單片機(jī)良好的可重用性，如果需要改變電路工作狀態(tài)或電路工作參數(shù)，只需簡(jiǎn)單的修改程序就可實(shí)現(xiàn)，使得電路的升級(jí)改造變得簡(jiǎn)單易行。單片機(jī)內(nèi)部有兩個(gè)定時(shí)器、兩個(gè)外部中斷和一個(gè)串口中斷、三個(gè)八路的I/O 口，采用12MHz 的晶振。 A/D轉(zhuǎn)化如果在系統(tǒng)中要對(duì)電流進(jìn)行檢測(cè)，必須先將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，然后才能實(shí)現(xiàn)A/D 的轉(zhuǎn)換。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量簡(jiǎn)單方便，但是這種方法當(dāng)電流很小時(shí)，影響測(cè)量準(zhǔn)確度，因而很難選擇一個(gè)合適的阻值；其次，所得到的電流檢測(cè)信號(hào)只有通過放大以后才能進(jìn)入電路中的比較器，從而增加了電路設(shè)計(jì)調(diào)試時(shí)的復(fù)雜度。電壓和電流采樣采用串行模/ 數(shù)轉(zhuǎn)換器TLC0834，8 位分辨率易于和微處理器接口或獨(dú)立使用滿比例尺工作或用5V基準(zhǔn)電壓用地址邏輯多路器選通的4 或8 輸入通道單5V 供電，輸入范圍0 5V。圖44 NCP1651的內(nèi)部結(jié)構(gòu)NCP1651可以提供具有低成本、元器件數(shù)量少的高壓輸出的AC/DC轉(zhuǎn)換方案。在電壓輸出的同時(shí)，需要保證電流的穩(wěn)點(diǎn)輸出，如果電流的不穩(wěn)點(diǎn)會(huì)引起充電器內(nèi)部的很大反應(yīng)，停止工作甚至引起充電的爆炸都有可能。圖45恒流控制電路對(duì)于要進(jìn)行恒流控制，對(duì)此要確定一個(gè)基準(zhǔn)電壓，在該電路中基準(zhǔn)電壓來自U2（）和RR27和R28構(gòu)成的基準(zhǔn)源。這個(gè)電壓與輸出電壓負(fù)端的電壓關(guān)系為。在該恒流控制電路中，U3D的反相輸入端通過R30節(jié)一個(gè)負(fù)電源，這將與運(yùn)放的電源負(fù)端等電位。同時(shí)，該恒流電源設(shè)計(jì)控制電路有一個(gè)大特點(diǎn)，即就是當(dāng)電流誤差放大器U3D起作用，輸出端反饋就失去作用，只有在電流反饋不起作用時(shí)電壓反饋才起作用。為此，必須要時(shí)刻檢測(cè)來自輸出端的反饋，通過單片機(jī)控制的NCP1651芯片來實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的控制，隨時(shí)對(duì)電路進(jìn)行保護(hù)。圖46 NCP1651反饋電路 PWM控制原理PWM模式控制的結(jié)構(gòu)圖下圖示，其工作原理是：輸出反饋信號(hào)電壓與參考電壓一起經(jīng)過誤差放大器后得到誤差信號(hào) VeA。當(dāng)負(fù)載較重時(shí)，電壓反饋信號(hào)就會(huì)降低，輸入到誤差放大器的負(fù)端， Ve