求一太陽能升壓電路

【專家解說】：摘 要： 太陽能充電器使用太陽能電池板，將太陽輻射光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芎螅?jīng)升壓、穩(wěn)壓、充電電路對電池進(jìn)行充電，當(dāng)電池充滿后系統(tǒng)自動停止充電。該充電器輸出電壓穩(wěn)定，采用模塊式結(jié)構(gòu)，應(yīng)用范圍廣， 適用于多種型號電池的充電。 關(guān)鍵詞： 太陽能充電器；控制電路；模塊式結(jié)構(gòu) 太陽能作為一種新型能源具有綠色清潔、無環(huán)境污染、取之不竭用之不盡又無地域限制的優(yōu)勢。對太陽能的利用主要體現(xiàn)在兩個方面：光熱轉(zhuǎn)換與光電轉(zhuǎn)換。本文利用太陽能光電轉(zhuǎn)換的特性，設(shè)計一款太陽能多功能充電器，滿足野外作業(yè)和生活的充電需求。 該充電器通過太陽能電池板將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，經(jīng)過升壓、穩(wěn)壓處理后，由充電電路為負(fù)載供電。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，自動轉(zhuǎn)入恒壓充電的方式，并且這樣有利于保存電池容量。充電過程中采用LED燈指示，系統(tǒng)中設(shè)計有完備的過流過壓保護(hù)，避免因電池過度充電而損壞，并且充電器采用模塊式結(jié)構(gòu)和USB接口，可對手機(jī)、MP3、攝像機(jī)等多種數(shù)碼產(chǎn)品充電。 1 系統(tǒng)設(shè)計方案 太陽能電池在使用時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，其充電控制電路結(jié)構(gòu)如圖1所示。當(dāng)光線條件適宜時，通過太陽能電池板吸收太陽光，將光能轉(zhuǎn)換為電能。由于太陽能電池板輸出電壓不穩(wěn)定，故增加了穩(wěn)壓電路，通過穩(wěn)壓電路、充電電路為負(fù)載電池充電，同時還可以為內(nèi)部的蓄電池充電以備應(yīng)急之需。當(dāng)光線條件不好時，太陽能電池板輸出電壓較低，達(dá)不到充電電路的工作電壓，因此增加了升壓、穩(wěn)壓電路，為充電電路提供一個較穩(wěn)定的工作電壓。當(dāng)遇到陰天、夜間等光線條件很差的情況時，可利用系統(tǒng)內(nèi)部的蓄電池并通過升壓電路為后續(xù)設(shè)備充電。另外，該充電器還設(shè)計有照明燈，當(dāng)夜間光線較暗時，通過蓄電池為照明燈供電，可供應(yīng)急之需。 2 太陽能電池板的選用 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，它的光電轉(zhuǎn)化效率決定了供電系統(tǒng)的工作效率，故光電轉(zhuǎn)化率是一個重要的參數(shù)。目前太陽能電池主要分為單晶硅、多晶硅和非晶硅太陽能電池。其中單晶硅太陽能電池板的光電轉(zhuǎn)換率為15%～20%，甚至可達(dá)到24％，這是目前所有種類的太陽能電池中光電轉(zhuǎn)換效率最高的，使用壽命一般可達(dá)15年，最高可達(dá)25年。多晶硅電池板的轉(zhuǎn)化率約為12%左右，非晶硅約為10%左右，在能量轉(zhuǎn)換效率和使用壽命等綜合性能方面，單晶硅、多晶硅電池優(yōu)于非晶硅電池[1]，故本系統(tǒng)的太陽能電池板采用單晶硅電池。 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。因此該設(shè)計采用模塊式組合，根據(jù)不同充電負(fù)載的需要，將太陽能板進(jìn)行組合以達(dá)到具有一定要求的輸出功率和輸出電壓的一組光伏電池。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)計過程。所選用的太陽能電池板技術(shù)參數(shù)指標(biāo)如下: 尺寸120mm×45mm，峰值電壓6V，峰值電流100mA，標(biāo)稱功率0.6W?？紤]被充電池的電流不同所需充電時間不等，采用四塊相同參數(shù)電池板進(jìn)行串、并聯(lián)，實測電池板的輸出電壓最大值為10.8V,電流最大可達(dá)212mA，總標(biāo)稱功率為2.4W左右,實際輸出可根據(jù)不同的被充電對象進(jìn)行平滑調(diào)整。 另外，由于在不同的時間、地點太陽光照強度不定,使太陽能電池輸出的電壓、電流不穩(wěn)定,故本設(shè)計加入相應(yīng)的升壓、穩(wěn)壓等控制環(huán)節(jié)。下面介紹充電控制電路的設(shè)計。