太陽(yáng)能手機(jī)充電器畢業(yè)論文

1、 太陽(yáng)能手機(jī)充電器畢業(yè)論文 簡(jiǎn)易的太陽(yáng)能手機(jī)充電器專 業(yè)：電子信息工程技術(shù)系 部：電子系目 錄摘 要.31 前 言.32外觀及參數(shù)介紹. 42.1 usb標(biāo)準(zhǔn)充電接口42.2 市場(chǎng)上的太陽(yáng)能手機(jī)充電器外形及參數(shù)62.3 設(shè)計(jì)方案參數(shù)83太陽(yáng)能手機(jī)充電器電路分析93.1 太陽(yáng)能電源板充電電路103.2 鋰電池電源升壓電路103.3 鋰電池應(yīng)急儲(chǔ)能電路163.4 鋰電池電壓監(jiān)控指示電路17結(jié)束語(yǔ)19參考文獻(xiàn)20致 謝21 簡(jiǎn)易的太陽(yáng)能手機(jī)充電器 摘要：手機(jī)越來(lái)越多的普及到世界范圍，而使用手機(jī)的電池儲(chǔ)能總是十分有限，幾乎所有人都有過(guò)這樣的經(jīng)歷：外出時(shí)手機(jī)電池突然沒(méi)有電了，因充電器不在身邊或找不到可以

2、充電的地方，影響了手機(jī)的正常使用，尤其是對(duì)于經(jīng)常外出的工作人員來(lái)說(shuō)，在電池耗盡的時(shí)候?yàn)橥ㄐ艓?lái)了極大的麻煩。為了解決這一問(wèn)題，本文介紹一種太陽(yáng)能手機(jī)充電器，它使用太陽(yáng)能電池板，經(jīng)電路進(jìn)行直流dc-dc電壓變換后給手機(jī)電池充電。光能是無(wú)處不在的，只要有光就有能量，可以隨時(shí)隨地給手機(jī)、相機(jī)等的電池充電，大大的方便了我們的外出生活，也不用為手機(jī)沒(méi)電而擔(dān)心了。太陽(yáng)能是取之不盡的可再生資源，也是清潔資源不產(chǎn)生任何的環(huán)境污染，相比其他的能源來(lái)說(shuō)太陽(yáng)能也是我們比較方便實(shí)用的能源，用太陽(yáng)能電池組件為基礎(chǔ)做的手機(jī)充電器能直接完成太陽(yáng)能輻射能到電能的轉(zhuǎn)換，制作成本低。本設(shè)計(jì)主要是利用光電效應(yīng)現(xiàn)象利用將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成

3、電能，把電能儲(chǔ)存在電池中，再經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電路給手機(jī)充電，實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化成手機(jī)電能設(shè)備。關(guān)鍵詞：手機(jī)、電池、充電器、太陽(yáng)能、光電效應(yīng)現(xiàn)象 1 前言 特征2隨著環(huán)境污染、生態(tài)破壞及資源枯竭的日趨嚴(yán)重，近年來(lái)世界各國(guó)競(jìng)相實(shí)施了可持續(xù)發(fā)展的能源政策，其中利用太陽(yáng)提供能量的光伏發(fā)電最受矚目.光伏發(fā)電因其具有安全可靠、無(wú)污染、無(wú)需消耗燃料、無(wú)需機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部件、故障率低、維護(hù)方便等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，正受到各國(guó)的普遍重視.迫于全球性日益嚴(yán)重的資源短缺和環(huán)境污染，使得光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展不僅僅是一個(gè)經(jīng)濟(jì)問(wèn)題，更是一個(gè)環(huán)境保護(hù)和能源替代的問(wèn)題.目前光伏電池主要應(yīng)用在并網(wǎng)和未連網(wǎng)的大規(guī)模發(fā)電領(lǐng)域，而消費(fèi)類產(chǎn)品的應(yīng)用實(shí)例非常少，如目

4、前還沒(méi)有真正有效的利用太陽(yáng)能充電的手機(jī)電池.因此太陽(yáng)能作為一種沒(méi)有任何污染的、易取的綠色能源若能應(yīng)用到消費(fèi)類產(chǎn)品中，對(duì)于改善地球的整體的能源狀況和環(huán)境有著非常重要的意義.太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)已成為當(dāng)今世界上發(fā)展最快的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)之一，最近十年的平均增長(zhǎng)速度為33，最近五年的平均增長(zhǎng)速度為43，而2004年則比2003年增長(zhǎng)了61.2。從全球范圍來(lái)看，太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展得最快的國(guó)家主要是德國(guó)和日本，而我國(guó)目前太陽(yáng)能利用正以每年20到30的速度增長(zhǎng)。德國(guó)聯(lián)邦統(tǒng)計(jì)局公布的最新數(shù)字顯示，太陽(yáng)能產(chǎn)品在德國(guó)的市場(chǎng)占有率已達(dá)到39%。日本的太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)已有相當(dāng)規(guī)模，太陽(yáng)能產(chǎn)品在日本的市場(chǎng)占有率也已經(jīng)達(dá)到30%。 2 太陽(yáng)能

5、充電器的外觀及參數(shù)介紹2.1 usb標(biāo)準(zhǔn)充電接口 特征3 歐美已采用microusb作為手機(jī)充電器標(biāo)準(zhǔn)從明年開(kāi)始microusb將作為手機(jī)充電器生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)，目前歐盟委員會(huì)已經(jīng)批準(zhǔn)了14家領(lǐng)先手機(jī)廠商達(dá)成的一項(xiàng)協(xié)議，同意采用microusb手機(jī)充電器標(biāo)準(zhǔn)，這應(yīng)該會(huì)在未來(lái)使充電器可在一系列廣泛的設(shè)備中兼容使用。通用的充電器將讓消費(fèi)者的生活變得更加輕松，還能減少浪費(fèi)和讓企業(yè)從中受益，這確實(shí)是一種雙贏的作法。歐盟委員會(huì)負(fù)責(zé)產(chǎn)業(yè)與企業(yè)事務(wù)的委員安東尼奧塔加尼(antonio tajani)發(fā)表聲明稱：“我對(duì)歐盟標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)已經(jīng)滿足了我們有關(guān)開(kāi)發(fā)通用手機(jī)充電器所必需的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的請(qǐng)求感到十分高興，現(xiàn)在輪到手機(jī)

6、行業(yè)來(lái)證明其出 售用于這種新充電器的手機(jī)的承諾。有關(guān)采用通用充電器標(biāo)準(zhǔn)的努力始于2009年，其目的不僅是讓消費(fèi)者生活變得更加輕松，同時(shí)也是為了減少浪費(fèi)，原因是通用標(biāo)準(zhǔn)將使手機(jī)用戶在購(gòu)買新手機(jī)后不需要再去尋找足夠適配的充電器。 支持采用這種新標(biāo)準(zhǔn)的14家公司分別是蘋果、emblaze mobile、華為、lge、摩托羅拉移動(dòng)、nec、諾基亞、高通、rim、三星、索尼愛(ài)立信、tct mobile、德州儀器和atmel。首批使用這種新標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的產(chǎn)品已經(jīng)在2011年上半年在歐洲上市。圖2.1 microusb接口microusb接口定義pin名稱線的顏色描述1vbus紅電源+5v2d-白數(shù)據(jù)負(fù)3d+綠

7、數(shù)據(jù)正4id無(wú)a類：接地 b類：懸空5gnd黑信號(hào)地2.2 市場(chǎng)上的太陽(yáng)能手機(jī)充電器外形及參數(shù) 特征13產(chǎn)品型號(hào): rf -028蓄電池容量：2600ma，輸出電壓：5.5v?？梢詫?duì)照不同型的手機(jī)充電太陽(yáng)能電池板：0.7w環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、小巧、輕便、宜于旅游攜帶尺寸：119*64*16mm 重量：110g數(shù)量100-1k1k-5k5k-10k樣品單價(jià)65rmb63rmb61rmb100rmb 產(chǎn)品型號(hào): rf -026可以對(duì)照不同型的手機(jī)充電環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、小巧、輕便、宜于旅游攜帶太陽(yáng)能電池板規(guī)格: 5.5v/45ma1000ma環(huán)保蓄電池外形尺寸: 94.8mm43.8mm9.8mm重量：98g（g

8、）數(shù)量100-1k1k-5k5k-10k樣品單價(jià)40rmb38rmb36rmb100rmb產(chǎn)品型號(hào)：rf-091蓄電池容量：2000ma，輸出電壓：4.5v，可調(diào)節(jié)到9v。充電時(shí)間：4-6個(gè)小時(shí)可以對(duì)照不同型的手機(jī)充電太陽(yáng)能電池板：5.5v*360mah環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、小巧、輕便、宜于旅游攜帶尺寸：140*88*23mm 重量：200g數(shù)量100-1k1k-5k5k-10k樣品單價(jià)145rmb140rmb135rmb200rmb 產(chǎn)品型號(hào): rf -002可以對(duì)照不同型的手機(jī)充電四款手機(jī)轉(zhuǎn)接插頭（諾基亞、摩托羅拉、愛(ài)立信、三星）一條連接線環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、小巧、輕便、宜于旅游攜帶尺寸：88*60*23（

9、mm） 重量：88（g），蓄電池容量：700mah，太陽(yáng)能板功率：0.8w 輸出電壓：5.5v數(shù)量100-1k1k-5k5k-10k樣品單價(jià)69rmb66rmb65rmb100rmb 產(chǎn)品型號(hào): rf -096太陽(yáng)能板功率:0.8w 蓄電池儲(chǔ)能能量 1000mah線路電壓：4.59v四款手機(jī)轉(zhuǎn)接插頭（諾基亞、摩托羅拉、愛(ài)立信、三星）一條連接線環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、小巧、輕便、宜于旅游攜帶尺寸&重量：103*80*15mm。102g數(shù)量100-1k1k-5k5k-10k樣品單價(jià)88rmb85rmb83rmb150rmb 2.3 設(shè)計(jì)方案及參數(shù) 特征4造型美觀華貴，超薄設(shè)計(jì)，款式新穎，可有多種色彩選擇，小巧

10、玲瓏，攜帶方便，應(yīng)用綠色環(huán)保能源之先驅(qū)，時(shí)尚高雅，送禮佳品。適用于多種款式手機(jī)、mp3、mp4、pda、數(shù)碼相機(jī)充電！產(chǎn)品特點(diǎn)：1、特別適用于應(yīng)急場(chǎng)合當(dāng)您在野外作業(yè)或旅游，或者遇到停電時(shí)，太陽(yáng)能環(huán)保充電器將會(huì)幫您的大忙，使您的手機(jī)隨時(shí)隨地保持工作狀態(tài)，讓您不間斷的與您的朋友和家人保持聯(lián)系。2、使用方便無(wú)論何時(shí)何地，您都可以極為方便的給您的手機(jī)充電。3、高效率充電給您的手機(jī)充電60分鐘，可以獲得100-180分鐘通話時(shí)間或者24小時(shí)待機(jī)時(shí)間。4、環(huán)保，節(jié)約能源使用綠色能源太陽(yáng)能，可為環(huán)保作出您的貢獻(xiàn)。5、外形時(shí)尚，攜帶方便造型簡(jiǎn)潔華貴，超薄外殼設(shè)計(jì)，小巧玲瓏，攜帶方便。6、使用安全帶有充電過(guò)充保

11、護(hù)，有效延長(zhǎng)您的手機(jī)電池的使用壽命，使用安全。產(chǎn)品規(guī)格：1、使用高轉(zhuǎn)換效率單晶硅和多晶硅片，太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換效率高達(dá)30%以上；2、太陽(yáng)能電池板規(guī)格：5.5v/80ma；3、充電器內(nèi)置高容量可充電電池：800mah；4、輸出電壓：5.5v；5、輸出電流：1000ma；6、充電器給手機(jī)充電時(shí)間：約60分鐘（不同品牌和型號(hào)的手機(jī)有少許差別）；7、太陽(yáng)能給充電器內(nèi)置電池充電時(shí)間：1015小時(shí)；8、用電腦或交流適配器給充電器內(nèi)置電池充電時(shí)間：5小時(shí)；9、外形尺寸：10 x 6.8 x0.8cm。3 太陽(yáng)能手機(jī)充電器電路及分析 圖3.1簡(jiǎn)易的太陽(yáng)能手機(jī)充電器充電電路上圖電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、模塊清晰、制作成本低等。結(jié)

12、合了電路基礎(chǔ)、模擬電子、開(kāi)關(guān)電源的相關(guān)知識(shí)，下面內(nèi)容將分析電路。 圖3.2 太陽(yáng)能充電器pcb板3.1 太陽(yáng)能電源板充電電路圖3.3 太陽(yáng)能電源板充電池電路電路分析：太陽(yáng)能電源板在空載時(shí)發(fā)電電壓有6v之高，但受發(fā)電功率的影響他提供的電流很小在33ma左右，33ma的電流對(duì)d401沒(méi)有構(gòu)成安全威脅。1、 電源板電壓6v電池電壓3.7v，如何連接？太陽(yáng)能電源板的功率很低，太陽(yáng)能電源板跟電池連接充電的電路一定要簡(jiǎn)單，否則會(huì)造成轉(zhuǎn)換效率很低，失去了太陽(yáng)能的意義。本電路選擇直接通過(guò)低壓降的肖特基整流2極管d401連接電池，這是最簡(jiǎn)單的連接方式。這時(shí)d401的電流還是很小功耗很低，d401可以頂?shù)米　?、

13、 在d401肖特基整流2極管上耗散的功率計(jì)算。太陽(yáng)能的平均輸出功率在200mw左右，d401的壓降在0.4v左右，不算鋰電池內(nèi)阻。則d401上的功耗是：p=0.4v/（0.4v+3.7v）x0.2w=0.02w，在安全的范圍內(nèi)。肖特基2極管特性資料網(wǎng)頁(yè)連接3.轉(zhuǎn)換效率的計(jì)算。n=1-0.02w/0.2w=0.9上面是在不考慮電池內(nèi)阻的情況下計(jì)算得到的結(jié)果，電池內(nèi)部的“電能-化學(xué)能”轉(zhuǎn)換效率計(jì)算很復(fù)雜，也不是單單電學(xué)方面知識(shí)能解釋的，在這里就不再討論化學(xué)電池那方面的問(wèn)題。3.2 鋰電池電源升壓電路 圖3.4鋰電池電源升壓電路 這是一個(gè)“boost開(kāi)關(guān)電感升壓電路”， 把3.7v升壓到5.1v。其

14、的基本原理是根據(jù)boost升壓斬波結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行升壓變換，下面討論一下boost的變換原理。 圖3.5 boost升壓斬波變換結(jié)構(gòu)圖已知條件： ui是穩(wěn)定的直流電源，l是電感有儲(chǔ)能作用，s是開(kāi)關(guān)管， vd是整流2極管，c是濾波電容，rl 是負(fù)載電阻。 圖3.7 開(kāi)關(guān)s的pwm控陣波形 從能量守恒角度分析boost升壓斬波原理： 當(dāng)始狀態(tài)前s斷開(kāi)、l的電流穩(wěn)定了，il=ui-uvd/rl,消耗功率為：p=ui.il ;當(dāng)s閉合時(shí)，il沿著充電曲線上升，ui輸出功率變大。s再斷開(kāi)，電流開(kāi)始下降，但總是大于或等于i0，輸出功率變大、負(fù)載不變則輸出電壓和電流都應(yīng)該變大，這就是他的升壓原理。電流、電壓定律分

15、析boost升壓斬波過(guò)程：1、 初始狀態(tài)開(kāi)關(guān)s斷開(kāi)的時(shí)候，ui通過(guò)l-vd-c/rl形成回路，穩(wěn)定時(shí)uc=ui，l的初始電流大小i=ui/rl。2、 開(kāi)關(guān)s導(dǎo)通的時(shí)候ui通過(guò)l-s形成回路， l被短路后沿著電感充電曲線從i=ui/rl充電、由于s的開(kāi)關(guān)頻率很高可以認(rèn)為是線性充電的，則根據(jù)基爾霍夫電壓定律得：ui=ul=l di/dton （左正右負(fù)），則di=ui ton/l . vd反向截止，ui不再向c提供能量，電容c上的能量通過(guò)rl 放電，電壓有所下降。這時(shí)uci），電容c的充電比耗電大，uc電壓得到了升高。附：內(nèi)置mos管tp8350升壓芯片驅(qū)動(dòng)大電流方案 特征11圖3.8 tp835

16、0的示例電路一、 輸入電源為鋰電池（3.2vvin4.2v）1.驅(qū)動(dòng)負(fù)載100maio500ma時(shí)（1）tp8350：建議各器件參數(shù) l=110uh（內(nèi)阻0.1ohm），cin=47uf，diode=1n58171n58181n5819，cout為100uf電解電容和0.1uf陶瓷電容并聯(lián)。（2）tp8356：建議各器件參數(shù) l=330uh（內(nèi)阻0.1ohm），cin=47uf，diode=1n58171n58181n5819，cout為300uf電解電容和0.1uf陶瓷電容并聯(lián)。2驅(qū)動(dòng)負(fù)載io100ma時(shí)tp8350、tp8356外圍器件參數(shù)參照tp83規(guī)格書中典型應(yīng)用電路的參數(shù)。二、輸入電

17、源為兩節(jié)干電池（2.2vvin3v）1驅(qū)動(dòng)負(fù)載100maio300ma時(shí)tp8350、tp8356器件參數(shù)l=110uh（內(nèi)阻0.1ohm），cin=47uf，diode=1n58171n58181n5819，cout為100uf電解電容和0.1uf陶瓷電容并聯(lián)。2驅(qū)動(dòng)負(fù)載io16v以上，耐壓過(guò)小電容可能會(huì)燒；并且容值不能低于100uf，否則輸出電壓紋波太大，有可能出現(xiàn)過(guò)沖。容值越大，輸出電壓紋波越小。(3) 應(yīng)用中陶瓷電容0.1uf最好接上，并與芯片距離越小越好，連線越短越好。(4) 外置驅(qū)動(dòng)管芯片的外圍器件參數(shù)，無(wú)特別要求可參照tp83規(guī)格書中典型應(yīng)用電路的參數(shù)。附：tp8356測(cè)試數(shù)據(jù)，

18、l=330uh（內(nèi)阻1 則： ic1=ic2=4.6v/r301 求得ic1是對(duì)電池的充電電流查看資料鋰電池的充電電流應(yīng)該是在200ma左右，則令ic1=ic2=200ma綜合上述估計(jì)得： r301=4.6v/ic1=4.6v/200ma=23充電自動(dòng)停止原理：鋰電池滿電電壓為4.2v，當(dāng)電池電壓為4.2v,uce1=5.3v-vd202-4.2v=0.7v,這時(shí)q301已經(jīng)進(jìn)入截止區(qū)，應(yīng)急儲(chǔ)能電流ic1幾乎為0，停止對(duì)鋰電池充電。3.4 鋰電池電壓監(jiān)控指示電路圖3.11鋰電池電量顯示電源tl431元件特性： 特征10 一特點(diǎn)1 相當(dāng)于全范圍溫度系數(shù) 30ppm/。2 0.2歐姆典型的輸出阻抗

19、。3 sink電流能力 1ma到100ma。4 低輸出噪音。5 可調(diào)節(jié)輸出電壓 vref到36v。6 可提供范圍廣泛的高密度封裝。二描述tl431和tl431a是三端可調(diào)并聯(lián)穩(wěn)壓器，有指定的熱穩(wěn)定性應(yīng)用在汽車，商業(yè)，軍事溫度范圍。輸出電壓可設(shè)置任一值在vref（大約2.5v）和36v范圍內(nèi)。有兩個(gè)額外的電阻。這些設(shè)備有一個(gè)典型的輸出阻抗為0.2歐姆。實(shí)際輸出電路提供了一個(gè)非常尖銳的開(kāi)啟特點(diǎn)。在許多應(yīng)用中使這些設(shè)備優(yōu)良的替代了齊納二極管。像板上調(diào)節(jié)，可調(diào)節(jié)的電源和開(kāi)關(guān)電源。tl431c和tl431ac的操作被設(shè)定為0到70，而tl431i和tl431ai的操作被設(shè)定為-40到85。 vret=2

20、.5v 圖3.12 tl431特性曲線電路原理：r203和r204確定上限電壓，r201和r202確定下限電壓。由上圖18得，通過(guò)r1、r2的比值確定輸出電壓vout的大小，vout=（1+r1/r2）vret。當(dāng)輸入電壓v（1+r1/r2）vret時(shí)，k-a之間處于微導(dǎo)通狀態(tài)，限流電阻上的電流明顯變大、壓降變大，輸出電壓變小達(dá)到穩(wěn)壓的目的。結(jié)合圖4得當(dāng)電池電壓小于上限（1+r203/r204）vret，但大于下限（1+r201/r202）vret時(shí)，q202處于完全截止?fàn)顟B(tài)，對(duì)q201沒(méi)有任何的影響，則q201輸出電壓u1=（1+r201/r202）vret，則流過(guò)led的電流大小=（電池電

21、壓u1led壓降）/r205，但電池電壓在上下限范圍的時(shí)候，led的電流大小是由電池電壓確定，電壓大的led就越亮。 當(dāng)電池電壓大于上限電壓（1+r203/r204）vret時(shí)，q202的a-k間產(chǎn)生微導(dǎo)通，r201的電流、壓降增大，q201的采樣端電壓變大，q201誤以為r201變大了，由輸出公式得：輸出電壓也變大，led的電流變小或熄滅。（r201有調(diào)節(jié)led變化率的作用）當(dāng)電池電壓小于下限電壓（1+r201/r202）vret時(shí)，q202對(duì)q201沒(méi)有影響，q201是獨(dú)立的，則q201截止，通過(guò)led的電流為零，led熄滅。結(jié)束語(yǔ) 通過(guò)制作太陽(yáng)能手機(jī)充電器，可以喚醒人們對(duì)環(huán)境的珍惜，使用綠色能源保護(hù)地球。在成本進(jìn)一步降低的情況下，有可能可以投放市場(chǎng)大規(guī)模生產(chǎn)和使用。拉動(dòng)消費(fèi)。在電路分析時(shí)必要尊從能量守恒定律，一切的電路都適合能量守恒定律，使用能量守恒定律電路就變得簡(jiǎn)單。無(wú)論分析什么事情時(shí)我都會(huì)考慮到能量守恒定律，因?yàn)樗且粭l通用的宇宙定律，值得推薦的一條定律！