大学生创意实施过程设计太阳能充电器的构想

太阳能电池的原理，是在光照下，光电子移动产生电流。如今，太阳能电池板成本急剧下降。由于太阳能是可再生的，不会对环境造成任何影响。因而，太阳能充电器有绿色、经济等特点。本介绍如何简单地制作一个太阳能充电器，不需要太多的电子知识，适合DIY。开启分步阅读模式工具材料：太阳电池板，电线烙铁，螺丝刀，万用表等操作方法01准备材料作为构筑太阳能发电的工具，需要太阳能面板、电池、DC / AC转换、充电控制器、电缆材料。（1）太阳能电池板从太阳光中产生直流电力。发电量取决于太阳光的方向和角度，直角的时候发电量最大。一般可以网购，也可以进行改装。（2）充电控制电路为了使发电的电向电池充电的控制器。预防过多充电、过放电。（3）电池（蓄电池）要考虑与太阳能面板的电压匹配（4）USB插口02电路原理图太阳能电池板，通过两个二级管整流后给电池充电，动起来极管同时还起到保护作用，电容起滤波作用。插口可选择USB口，可连接用电器，如手机等。03实际连接（1）弄清太阳能板的正负极，一般红正黑负（2）二极管白色线条那一端是负极，如果不确定，用正向导通反射截止的原理进行测量。04（3）开关主要控制整个电路的安全，避免过放电。（4）外接口USB接线 USB接口是常用的连接接口，外侧两端是正负极，中间二端是差分数据信号线。本装置可以选用USB元件进行焊接，或者将已有的USB连接剪断使用。USB接线后，可以为手机等电器充电。05安装调试（1）安装完毕，要进行调试。可用外用表测一下正负极的电压，不要弄反。（2）在电路连接正确的情况下，可以根据自己的创意设计外壳，或者根据已有的商品外壳进行改造。比如可以安装在一个文具盒中。06进一步改进本充电器适合为四节镍铬电池充电，如果需要更稳定的电压供手机使用，可以在输出端加上稳压电路。

太阳能充电器的原理如图：

太阳能充电器是将太阳能转换为电能以后存储在蓄电池里面，蓄电池可以为任何形式的蓄电装置，一般由太阳能光电池，蓄电池，调压元件三个部分组成。

1 查阅光伏电池产品规格，光照/伏特：特征；

参考一下我的附图。

2 寻找高效率的DC-DC变换电路。

查一下，同步整流的DCDC，一般美信和凌特的都有，美信的可以到网上申请样片，速度比较快。

提醒一点，强光注意限流和过充保护，避免损坏电池。

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太阳能电池是一个限功率的电源。根据光照情况的不同，其输出功率是变化的。

太阳能电池在带载时，如果电流增大,电压是线性下降的,你如果实际测绘一下输出电压和电流的曲线，其中有一个交汇点，在这个点上面，输出功率是最大的。

当然，电流过大是不太好的，电压跌下来的那一部分，其实是消耗在太阳能电池的内阻上了，电池会发热，所以必须适当的给予控制，比如串入一个恒流源，来保证电流上限不超过电池设计电流为好。

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参考：

MPPT是Maximum Power Point Tracking的缩写

太阳电池是一种非线性的器件,在不同的光照辐射强度下其输出特性是不同的,在一定的光强下存在一个工作点,在该点上太阳电池输出的功率最大,称为最大功率点,相应的输出电压和功率称为最大功率点输出电压及最大输出功率.

从充分利用太阳电池的方面考虑,希望太阳电池在不同的光强条件下始终工作在最大功率点上.实际使用中,光强是不断变化的,所以需要一个跟踪模块,该模块的功能是调整太阳电池的工作电压,使其输出功率最大化.

第二样，太阳能控制器（电子城、车载产品有卖）。一般太阳能控制器是为铅酸电池设计的，一般是12V或24V，如果买到了12V的，那你的锂电池串数只能为3串，但是可以多并，多并三串，并多少都可以，但每串容量必须相同，这样锂电池充满电压被强制设置到13.8V/3=4.6V，4.6-4.2=0.4V，超出了锂电池最高电压4.2V，所以，必须将太阳能控制器的最高浮充电压设置到4.2*3=12.6V。这样一来，就可以对锂电池正常充电了；

第三样，逆变器（电子城、车载产品有卖）。300W 500W，应该够用了。价格也才200-300。

至于怎么接线，其实很简单，其实只有保护板需要提示，建议你拆笔记本电池的时候把接线图画下来，其余的接线更简单，不是问题！

本文介绍一种太阳能手机充电器，它使用太阳能电池板，经电路进行直流电压变换后给手机电池充电，并能在电池充电完成后自动停止充电，解决了外出时手机电池突然没有电且充电器不在身边或找不到可以充电的地方，影响了手机的正常使用。

工作原理

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，输出电流也小，这就需要用一个直流变换电路变换电压后供手机电池充电，直流变换电路见图1，它是单管直流变换电路，采用单端反激式变换器电路的形式。当开关管VT1导通时，高频变压器T1初级线圈NP的感应电压为1正2负，次级线圈Ns为5正6负，整流二极管VD1处于截止状态，这时高频变压器T1通过初级线圈Np储存能量；当开关管VT1截止时，次级线圈Ns为5负6正，高频变压器T1中存储的能量通过VD1整流和电容C3滤波后向负载输出。

电路工作原理简述如下：

三极管VT1为开关电源管，它和T1、R1、R3、C2等组成自激式振荡电路。加上输入电源后，电流经启动电阻R1流向VT1的基极，使VT1导通。

VT1导通后，变压器初级线圈Np就加上输入直流电压，其集电极电流Ic在Np中线性增长，反馈线圈Nb产生3正4负的感应电压，使VT1得到基极为正，发射极为负的正反馈电压，此电压经C2、R3向VT1注入基极电流使VT1的集电极电流进一步增大，正反馈产生雪崩过程，使VT1饱和导通。在VT1饱和导通期间，T1通过初级线圈Np储存磁能。

与此同时，感应电压给C2充电，随着C2充电电压的增高，VT1基极电位逐渐变低，当VT1的基极电流变化不能满足其继续饱和时，VT1 退出饱和区进入放大区。

VT1进入放大状态后，其集电极电流由放大状态前的最大值下降，在反馈线圈Nb产生3负4正的感应电压，使VT1基极电流减小，其集电极电流随之减小，正反馈再一次出现雪崩过程，VT1迅速截止。

VT1截止后，变压器T1储存的能量提供给负载，次级线圈Ns产生的5负6正的电压经二极管VD1整流滤波后，在C3上得到直流电压给手机电池充电。

在VT1截止时，直流供电输人电压和Nb感应的3负4正的电压又经R1、R3给C2反向充电，逐渐提高VT1基极电位，使其重新导通，再次翻转达到饱和状态，电路就这样重复振荡下去。

R5、R6、VD2、VT2等组成限压电路，以保护电池不被过充电，这里以3.6V手机电池为例，其充电限制电压为4.2V。在电池的充电过程中，电池电压逐渐上升，当充电电压大于4.2V时，经R5、R6分压后稳压二极管VD2开始导通，使VT2导通，VT2的分流作用减小了VT1的基极电流，从而减小了VT1的集电极电流Ic，达到了限制输出电压的作用。这时电路停止了对电池的大电流充电，用小电流将电池的电压维持在4.2V。

元器件选择和安装调试

VT1要求Icm＞0.5A，hEF为50-100，可用2SC2500、2SC1008等，VD1为稳压值为3V的稳压二极管。

高频变压器T1要自制，用E16的铁氧体磁芯，Np用φ0.21漆包线绕26匝，Nb用φ0.21漆包线绕8匝，Ns用φ0.41漆包线绕15匝。绕制时要注意各线圈的起始端不要搞错，以免电路不起振或输出电压不正常。组装时在两块磁芯间垫一层厚度约为0.03mm的塑料薄膜作磁芯气隙。

太阳能电池板使用4块面积为6cm×6cm的硅太阳能电池板，其空载输出电压为4V，当工作电流为40mA时输出电压为3V。由于直流变换器的工作效率随着输入电压的的增高而增高，因此4块太阳能电池板串联后使用，这时电路的输入电压为12V。读者可根据你能购到的太阳能电池板规格决定使用的数量和联接方法。

其它元件的参数见图1。

印刷电路板见图2，尺寸为45×26mm2。

安装完成后，接上太阳能电池板，并将其放在阳光下，空载时电路输出电压约为4.2V，当空载输出电压高于4.2V时可适当减小R5的阻值,反之增加R5的阻值。电路工作电流跟太阳光的强弱有关，正常时约为40mA，这时充电电流约为85mA。

根据我做过的太阳能电池充电的相关资料，

在这里只提供思路指导

不参与实际制作和原理图。

但是对于参数的给定可以共同研究。

如果我的思路有问题，可以直接指出来。

按照你以上写的几个元件，你应该对太阳能电池的特性有所了解了。

CMOS可以用NRF540，再加一个33uH左右的磁芯电感，一个MUR420肖特二极管，一个电容就可以搭出一个简易的boost电路或者buck电路。

用TL494作为PWM驱动，通过一个电压采样网络来稳定输出电压。

817不知道你说的是不是线性光耦

如果是线性光耦的话，我用的是TIL300，线性度还挺好的。

对于过充和过放，粗糙的做法就是检测被充电池的充满后电压和设计的最低供电电压

然后通过LM358运放，用TL431产生一个基准，来控制TL494的PWM的输出和关闭。

从而控制你的开关电路的工作和停止工作。

这个电路的两个点要调试好：

1，TL494是根据一个压差来控制PWM的脉宽的，这个压差由一个基准点呀和一个采样电压来提供。所以，你的基准电压决定了你的电路的输出电压。

2，过充和过放如果是针对锂电池的话，我了解到的锂电池的充电饱和特性虽然有多种，但是实际常用的还是根据锂电的电压来检测。有一些方法是根据锂电池的温度来判断锂电池充电的状态，这种方式我没有试过。

我现在对锂电的工作特性的检测方法是检测他的电压和电流，检测到的电压和电流要返回到控制芯片去参与控制，所以需要用到光耦进行隔离。

2。购买直流稳压器，将光伏板的输出端接入直流稳压器，并锡实。

3。将直流稳压器的输出端接上充电插头。

4。将以上的部件固定好在支架上和外壳里。

5。进行检测。

6。OK的产品进行包装。