太陽能充電電路設計

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太陽能充電電路設計

交流（市電）充電電路設計內部蓄電池充電電路設計

太陽能作為一種免費的綠色清潔能源，在越來越多的場合中得以應用，如太陽能路燈、太陽能航海浮標以及諸如手機、GPS 導航儀、相機等移動設備的戶外充電。一般采用光伏電池作為光電轉換器件.據測算，我國一年中手機消耗掉8億度電。另一方面，我國是太陽電池片的生產大國，總產量已占世界1/2，但95%的太陽電池片出口，嚴重依賴國外市場，增加了產業不安全因素，急待開發國內應用市場。本文設計一種太陽能手機充電器的電路，符合節能環保的現代消費理念，亦為太陽電池的廣泛應用提供一種思路。

2.3 交流（市電）充電電路設計
2.3.1 整流電路
交流電不能直接為蓄電池充電，必須采用直流電，因此需要一個整流電路（電源電路）和充電控制電路。其中整流電路可由電源變壓器、整流橋堆以及濾波電容組成。這樣220V交流電壓通過降壓，整流和濾波之后形成直流輸出為充電控制電路供電。
2.3.2 充電控制電路
充電控制電路選擇SC801充電控制集成電路，最大工作電壓14V，輸出最大為4.2V。該芯片內部集成了充電控制電路、監控電流、充電狀態指示電路及保護電路等。SC801具有LDO模式、預充電模式、快速充電模式、終止模式和檢測模式共計5種模式。利用SC801構成的鋰電池充電器電路如圖4所示。
當接入電池兩端電壓超過2.8V時，芯片就會進入大電流快速充電模式，并點亮LED2，快速充電電流的大小可以調節與第3引腳IPRGM相連的R1阻值，最大電流可達1.5A，為了保護鋰電池同時可以將充電時間縮短一些，如可選擇700mA。預充模式主要是當電池還未充滿用來限制電池和SC801的功耗的，當電池電壓低于2.8V時，該模式就會啟動，并點亮LED2，預充電電流的最大范圍10-125mA。我們選擇相對較小的電流60mA。電流的大小可以調節與第4引腳ITERM相連的R2的阻值。
當電池電壓達到編程所設定的4.2V時，SC801會從一個恒流源過渡為一個恒壓源，通過電池的電流將會減少而此時的電壓保持不變，直至電流小于終止電流SC801將會停止工作并通過把LED2關閉表示已充滿。電流大小可以調節與第4引腳ITERM相連的R2的阻值。
接入電池后，芯片會根據電池端電壓是否低于2.8V來選擇進入預充還是快充模式。在充電結束后，芯片就會進入監測模式，若停止充電后電池端電壓降至預充的閥值以下，芯片會重新啟動對電池進行充電，將電池充至設定的電壓后停止充電。當芯片的工作電壓偏高至一定值時，其內部的過壓保護電路動作，SC801無電壓輸出，同時把LED3點亮。12V電源適配器

內部蓄電池充電電路設計
被選用的LM2596 DC-DC降壓集成電路模塊，能夠輸出最大3A的驅動電流，同時具有很好的的線性和負載調節特性，固定輸出版本有3.3V、5V、12V也可調節輸出1.2V-37V之間的各種電壓。LM2596外部電路簡單只需要4個外接元件，如圖5所示。
電解電容應靠近IC模塊，耐壓值至少是輸出電壓的1.5倍，同時應考慮紋波過濾這個因素。二極管開關速度快正向壓降要低，可采用肖特基二極管。為了防止輸入端出現大的瞬態電壓，在輸入端和地之間要加一個鋁或鉭電容作旁路電容，并靠近IC模塊。電感則可根據經驗來選擇。

本文設計一種太陽能手機充電器的電路，可實現座充和機充兩種模式。充電器電路包括太陽能充電電路、鋰電池保護電路、交流電充電電路和內部蓄電池充電電路等組成。既能采用太陽電池提供能量對手機或手機電池充電，以節省電能，又可采用市電為電池提供能量，以滿足夜晚或陰雨天無陽光需要充電的需要。本文所設計的太陽能充電器還存在太陽能電池板價格較貴、充電效率較低等缺陷，這些問題有待解決。

太陽能手機充電器的電路