求一太阳能升压电路

【专家解说】：摘 要： 太阳能充电器使用太阳能电池板，将太阳辐射光能转变为电能后，经升压、稳压、充电电路对电池进行充电，当电池充满后系统自动停止充电。该充电器输出电压稳定，采用模块式结构，应用范围广， 适用于多种型号电池的充电。 关键词： 太阳能充电器；控制电路；模块式结构 太阳能作为一种新型能源具有绿色清洁、无环境污染、取之不竭用之不尽又无地域限制的优势。对太阳能的利用主要体现在两个方面：光热转换与光电转换。本文利用太阳能光电转换的特性，设计一款太阳能多功能充电器，满足野外作业和生活的充电需求。 该充电器通过太阳能电池板将太阳能转化为电能，经过升压、稳压处理后，由充电电路为负载供电。锂电池一般不宜采用全过程恒流充电方式，而是采取开始恒流快速充电，待电池电压上升到设定值时，自动转入恒压充电的方式，并且这样有利于保存电池容量。充电过程中采用LED灯指示，系统中设计有完备的过流过压保护，避免因电池过度充电而损坏，并且充电器采用模块式结构和USB接口，可对手机、MP3、摄像机等多种数码产品充电。 1 系统设计方案 太阳能电池在使用时由于太阳光的变化较大，其内阻又比较高，因此输出电压不稳定，输出电流较小，这就需要用充电控制电路将电池板输出的直流电压变换后供给电池充电，其充电控制电路结构如图1所示。当光线条件适宜时，通过太阳能电池板吸收太阳光，将光能转换为电能。由于太阳能电池板输出电压不稳定，故增加了稳压电路，通过稳压电路、充电电路为负载电池充电，同时还可以为内部的蓄电池充电以备应急之需。当光线条件不好时，太阳能电池板输出电压较低，达不到充电电路的工作电压，因此增加了升压、稳压电路，为充电电路提供一个较稳定的工作电压。当遇到阴天、夜间等光线条件很差的情况时，可利用系统内部的蓄电池并通过升压电路为后续设备充电。另外，该充电器还设计有照明灯，当夜间光线较暗时，通过蓄电池为照明灯供电，可供应急之需。 2 太阳能电池板的选用 太阳能电池板是太阳能供电系统工作的基础，是该充电器的核心部分，其功能是将太阳光的辐射能量转化为电能，它的光电转化效率决定了供电系统的工作效率，故光电转化率是一个重要的参数。目前太阳能电池主要分为单晶硅、多晶硅和非晶硅太阳能电池。其中单晶硅太阳能电池板的光电转换率为15%～20%，甚至可达到24％，这是目前所有种类的太阳能电池中光电转换效率最高的，使用寿命一般可达15年，最高可达25年。多晶硅电池板的转化率约为12%左右，非晶硅约为10%左右，在能量转换效率和使用寿命等综合性能方面，单晶硅、多晶硅电池优于非晶硅电池[1]，故本系统的太阳能电池板采用单晶硅电池。 如今的便携式数码设备种类较多，所需电压电流不等，对于输入功率较大的设备，必须采用面积较大的电池板，而这又给携带带来不便。因此该设计采用模块式组合，根据不同充电负载的需要，将太阳能板进行组合以达到具有一定要求的输出功率和输出电压的一组光伏电池。本文以手机、MP3等常用小功率用电设备为例，说明其太阳能充电器的设计过程。所选用的太阳能电池板技术参数指标如下: 尺寸120mm×45mm，峰值电压6V，峰值电流100mA，标称功率0.6W。考虑被充电池的电流不同所需充电时间不等，采用四块相同参数电池板进行串、并联，实测电池板的输出电压最大值为10.8V,电流最大可达212mA，总标称功率为2.4W左右,实际输出可根据不同的被充电对象进行平滑调整。 另外，由于在不同的时间、地点太阳光照强度不定,使太阳能电池输出的电压、电流不稳定,故本设计加入相应的升压、稳压等控制环节。下面介绍充电控制电路的设计。