太阳能充电器的设计与研究-论文.pdf

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1、第16卷第5期天津职业院校联合学报No．5Vo1．162014年5月JournalofTianjinVocationalInstitutesMay．2014太阳能充电器的设计与研究张链，韩昭(天津中德职业技术学院，天津300350)摘要：本文主要设计一套太阳能充电系统来对手机进行充电。包括系统的硬件电路设计、各部分电路的功能、工作原理和电子元器件型号的选取、并对系统进行了实际测试。结果证明该太阳能充电系统可以有效地提高充电系统的效率，并且降低充电时间。关键词：太阳能；充电系统；电池中图分类号：TK51文献标识码：A文章编号：1673—58

2、2X(2014)05—0057—04一、引言随着环境污染、生态破坏及资源枯竭的日趋严重，新能源和清洁的可再生能源的开发将成为影响世界经济发展的技术领域。其中，太阳能能否在未来被充分的开发和利用已成为世界各国政府及科研机构必须面临的挑战，作为其中之一的太阳能发电技术，更是受到人们的普遍关注。如今，太阳能发电技术被大规模的应用于各个行业和领域，这都是因为太阳能发电具有许多其他能源无法具有的优点，其中就包括没有噪声，不消耗燃料，不需要复杂的机械结构，不需要专门的看守人员，建造方便，维护方便，故障率低，规模可大可小，不需要远程传输，可方便地与各种

3、器械设施或建筑相结合等。近年来，太阳能发电技术在全世界飞速发展。例如，美国、欧洲及日本制定了庞大的光伏发电发展计划，世界光伏市场开始由边远的农村和特殊应用向家用发电和大规模使用的方向发展，光伏发电已经由补充能源向替代能源转变。迫于全球性日益严重的资源短缺和环境污染，使得光伏产业的发展不仅仅是一个经济问题，更是一个环境保护和能源替代的问题。目前光伏产业主要应用在并网和未连网的大规模发电领域，而消费类产品的应用实例非常少，如目前还没有真正有效地利用太阳能充电的手机电池。使用手机的人都有过这样的经历：外出时手机电池突然没有电了，因充电器不在身边

4、或找不到可以充电的地方，影响了手机的正常使用。为了解决这一问题，本文设计和研究了一套太阳能手机充电系统来解决这个问题。因此太阳能作为一种易取的绿色能源若能应用到消费类产品中，对于我们日常生活提供了极大的便利，对于改善地球的整体的能源状况和环境有着非常重要的意义。二、多功能太阳能充电系统设计思路太阳能充电器的设计，以太阳能电池板为能源核心对硬件电路进行供电，整个系统由太阳能电池板、升压电路、稳压电路等组成。本设计采用太阳能电池板对二极管进行供电同时可进行升降压变换输送到三端稳压器，经其输出满足各种手机充电的充电电压并对手机进行充电。同时设计

5、了含有可调电阻的太阳能充电电路，对手机充电时所需的电压大小进行调节。本太阳能手机充电器的设计中是利用光生伏特效应将光能转换成电能，其电能通过稳压器可直接给手机电池充电，也可将电能储存于蓄电池，在无太阳光时对手机充电。其基本工作流程图如下：收稿日期：2014—04—07作者简介：张链，男，天津中德职业技术学院电气与能源学院教师，讲师；韩昭，男，天津中德职业技术学院电气与能源学院11能源1班学生。·57·图1太阳能充电系统工作流程图太阳能电池板在使用的时候，由于太阳光线的变化比较大，并且受温度的影响，所以输出电压不稳定，输出电流小，不过只要利

6、用充电控制电路将太阳能电池板输出的直流电压变换后供给手机充电即可。在光线条件适宜的时候，通过太阳能电池板吸收太阳光，就可以将光能转换为电能。三、多功能太阳能充电系统硬件设计(一)太阳能充电系统原理图无论白天黑夜只要有光线照射到太阳能电池板上，经过光电效应的转换原理将电池板所吸收的太阳辐射能转变为电能流经具有防倒流作用的二极管D9，到达LM2577一ADJ和附加功能部分。其中LM2577一ADJ是一个将电压的大小进行升降变换的装置，RC为输出电压可调电位器，根据负载所需电压的大小来调节RC数值的大小。这部分输出的电压一部分提供给外用电器；而

7、附加功能部分主要有户外照明和验钞这两部分构成，它们的控制是由一个带有自锁功能的六角开关来实现关断的。另一部分输送到电路的稳压部分进行稳压转换，由LM7805的1端口进入，3端口输出，2端口是是一个接地保护，此时电源指示灯亮起，电路导通到达USB端口，连接手机数据线用万用表测出输出电压的大小，根据待充手机电池的额定电压调节RC的大小到所需要的额定电压后将手机接人电路，此时就实现了充电的过程。可以分别放在不同强度的光线下进行充电测试，并记录电压、电流等数据。图2太阳能充电系统原理图(二)太阳能电池板充电电路图3太阳能电源板充电池电路·58·电

8、路分析：太阳能电源板在空载时发电电压有6V之高，但受发电功率的影响他提供的电流很小，一般在33mA左右，33mA的电流对I30没有构成安全威胁。电源板电压6V电池电压3．7V，太阳能电源板的功