太阳能手机充电器原理

开放实验（论文）题目：太阳能手机充电器设计院（系）名称电子与信息工程学院专业班级通信工程学号130405004学生姓名李天龙指导教师曹玉东起止时间：2014.10—2015.01开放实验（论文）任务及评语院（系）：电子与信息工程教研室：通信工程学号130405004学生姓名李天龙专业班级通信131开放实验（论文）题目太阳能手机充电器设计开放实验（论文）任务设计要求：实现太阳能充电器设计，包括：1、了解能量采集原理；2、设计能量采集模块电路；3、购置太阳能板，实现手机充电功能；报告要求：1.能够对原理及设计方案进行适当的说明；2.按照给定的模板要求完成设计报告。指导教师评语及成绩平时成绩（20%）：论文成绩（50%）：学生签字：答辩成绩（30%）：指导教师签字：总成绩：年月日开放实验（论文）目录第1章绪论..............................................................................................................11.1设计的目的..................................................................................................11.2设计的意义..................................................................................................11.3实际的背景..................................................................................................1第2章关于太阳能电池的简介..............................................................................22.1太阳能简介..................................................................................................22.2太阳能电池结构..........................................................................................22.3太阳能发电方式..........................................................................................22.4太阳能电池板的应用..................................................................................3第3章微弱能量采集原理......................................................................................53.1微弱能量采集原理的论述..........................................................................53.2微弱能量电能收集系统..............................................................................5第4章设计方案......................................................................................................74.1基于BQ25504的方法及特性.....................................................................74.1.1支持高效DC/DC...............................................................................74.1.2电池状态输出....................................................................................74.1.3可编程动态最大功率点跟踪(MPPT)...............................................74.1.4应用范围............................................................................................74.2BQ25504的说明...........................................................................................84.3BQ25504能量采集电路..............................................................................94.4按键和电源方面........................................................................................114.5过充保护....................................................................................................14第5章总结............................................................................................................15参考文献..................................................................................................................16附录..........................................................................................................................17开放实验（论文）1第1章绪论1.1设计的目的本充电器通过太阳能电池板将太阳能转化为电能，经过DC/DC变换电路处理后，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、数码管指示，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和USB接口，可对手机、MP3、摄像机等多种数码产品充电。文中介绍设计的太阳能手机充电器，与普通的手机充电器相比，它的特殊之处除了能源的供应来自太阳能电池板外，充分利用单片机的智能性，设有完备的电压电流检测保护电路，并通过LED显示电路的状态，当光线不够强时，指示灯不亮，蓄电池为手机充电，光线足够强时，指示灯亮，由太阳能电池板供电，同时可为充电电池充电。把太阳能电池板放在一个有阳光的地方，即可以为手机提供一个方便的太阳能充电点。1.2设计的意义通过本课题的研究，除了对所学知识的进一步巩固外，还可以把理论与实践结合起来，把知识转变成生产力，创造使用价值，给人们的生活带来方便。使用手机的人都有过这样的经历，外出或旅游时电池突然没电了，特别是在火车、汽车、轮船等没有电源的交通工具上，没电、电量不足，使手机变成了信息交流的盲区，造成不必要的麻烦和经济损失。1.3实际的背景为了解决上述这样的问题，本课题研究了一种太阳能充电器，它可以很好的解决上述问题，给你的生活带来很大的方便。既节约了能量，又使用方便，是居家旅行的必备品。化石能源的日益枯竭、人们对环境保护问题的重视程度也在不断提高，寻找洁净的替代能源问题变得越来越迫切。太阳能作为一种可再生能源它具有取之不尽、用之不竭和清洁安全等特点。开放实验（论文）2第2章关于太阳能电池的简介2.1太阳能简介太阳能（SolarEnergy），一般是指太阳光的辐射能量，在现代一般用作发电。广义上的太阳能是地球上许多能量的来源，如风能，化学能，水的势能等等。太阳能电池，又称光伏器件，是一种利用光生伏特效应把光能转变为电能的器件。它是太阳能光伏发电的基础和核心。2.2太阳能电池结构太阳电池是一种对光有响应并能将光能转换成电力的器件。能产生光伏效应的材料有许多种，如：单晶硅，多晶硅，非晶硅，砷化镓，硒铟铜等。它们的发电原理基本相同，现以晶体硅为例描述光发电过程。P型晶体硅经过掺杂磷可得N型硅，形成P-N结。当光线照射太阳电池表面时，一部分光子被硅材料吸收;光子的能量传递给了硅原子，使电子发生了跃迁，成为自由电子在P-N结两侧集聚形成了电位差，当外部接通电路时，在该电压的作用下，将会有电流流过外部电路产生一定的输出功率。这个过程的的实质是：光子能量转换成电能的过程。太阳光照在半导体P-N结上，形成新的空穴-电子对，在P-N结电场的作用下，空穴由N区流向P区，电子由P区流向N区，接通电路后就形成电流。这就是光电效应太阳能电池的工作原理。在阳光下，通过光能转换为电能并通过控制电路储存到内置蓄电池，也可以直接把光能产生的电能对手机或其它电子数码产品充电，但必须依据太阳光的光度而定，在没有太阳光的情况下，可以通过交流电转化直流电并通过控制电路储存到内置电池。2.3太阳能发电方式太阳能发电方式太阳能发电有两种方式，一种是光—热—电转换方式，另一种是光—电直接转换方式。（1）光—热—电转换方式通过利用太阳辐射产生的热能发电，一般是由太阳能集热器将所吸收的热能转换成工质的蒸气，再驱动汽轮机发电。前一个开放实验（论文）3过程是光—热转换过程；后一个过程是热—电转换过程，与普通的火力发电一样。太阳能热发电的缺点是效率很低而成本很高，估计它的投资至少要比普通火电站贵5～10倍。一座1000MW的太阳能热电站需要投资20～25亿美元，平均1kW的投资为2000～2500美元。因此，适用小规模特殊的场合，而大规模利用在经济上很不合算，还不能与普通的火电站或核电站相竞争。（2）太阳能电池是一种由于光生伏特效应而将太阳光能直接转化为电能的器件，是一个半导体光电二极管，当太阳光照到光电二极管上时，光电二极管就会把太阳的光能变成电能，产生电流。当许多个电池串联或并联起来就可以成为有比较大的输出功率的太阳能电池方阵了。太阳能电池是一种大有前途的新型电源，具有永久性、清洁性和灵活性三大优点.太阳能电池寿命长，只要太阳存在，太阳能电池就可以一次投资而长期使用；与火力发电、核能发电相比，太阳能电池不会引起环境污染；太阳能电池可以大中小并举，大到百万千瓦的中型电站，小到只供一户用的太阳能电池组，这是其它电源无法比拟的。太阳能的光能直接就变成了可付诸实用的电能。半导体的结构图如图2.1所示。图2.1半导体P型与N型交界面2.4太阳能电池板的应用上世纪60年代，科学家们就已经将太阳电池应用于空间技术——通信卫星供电，上世纪末，在人类不断自我反省的过程中，对于光伏发电这种如此清洁和直接的能源形式已愈加亲切，不仅在空间应用，在众多领域中也大显身手，如：太开放实验（论文）4阳能庭