太阳能手机充电器设计
太阳能手机充电器设计[20200408102121]
摘 要
本文设计了一款太阳能为主要能量来源的手机充电器，这款充电器主要是基于CN3083芯片而进行工作的。本文一开始，首先对该充电器的组成部分进行了大致的分析，接着，对其工作原理进行了简单的介绍，然后，再对太阳能手机充电器进行设计工作，最后根据先前的设计，制作出相应的实物，并对实物进行测试和调整。太阳能手机光伏充电器有以下的重要部分组成：太阳能电池板，锂电池，控制电路。它工作的大致原理如下：通过太阳能电池板的光伏效应产生电能为充电器中的锂电池供电，锂电池再通过充电电路对手机进行充电。然后根据实际设计步骤，分别对充电器中的各个组成部分进行研究分析，包括对光伏电池板的原理及选择，锂电池容量设计与选择，充电电路的稳压模块芯片的选择与电路设计、充电保护模块的设计、充电升压模块等进行电路的分析与研究。
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关键字:太阳能光伏锂电池控制电路
目录
1.绪论 1
1.1太阳能发展情况 1
1.2太阳能在生活中的应用 2
2太阳能手机充电器的结构 4
2.1组成部分及原理 4
2.2太阳能电池板 4
2.1.1太阳能电池的发电原理 4
2.1.2 太阳能电池板的选择 5
2.3 蓄电池 6
2.3.1 蓄电池的分类 6
2.3.2锂电池工作原理 7
2.3.3锂电池的选择 8
3.电路设计 9
3.1太阳能充电稳压电路 9
3.2锂电池保护电路 12
3.3升压电路 15
4实物设计 17
4.1太阳能充电电路 17
4.2锂电池保护电路 18
4.3升压电路 19
4.4实际测试 19
5 总结与展望 21
5.1总结 21
5.2展望 21
参考文献 22
致谢 23
1.绪论
1.1太阳能发展情况
在20世纪，为了满足经济社会的快速发展，石油、煤炭和天然气这些一次能源被人类广泛大量地使用。这些化石能源的来源是数万年甚至更长时间以前的古生物尸体，这些古生物的尸体被埋藏在地下，经过长期的太阳辐射和一系列复杂的化学反应，并在地壳反复地活动中形成的。但这些化石能源是不可再生的。经过人类近百年来毫无限制地的开采，人类已经消耗了大量的化石能源，化石能源的储量正在急剧的下降。其中，石油所剩的储量也只够人类再消耗几十年，其他化石能源也所剩有限。不仅如此，地球的环境由于人类大量使用化石能源而变得日益恶劣，空气污染，温室效应，酸雨，雾霾等环境问题日益显现。
因此，减少化石能源在能源结构当中所占的比例，转而开发利用新能源是人类目前首要的任务。当前，新能源有相当多的种类，其中包括太阳能、地热能、风能、潮汐能、氢能、生物质能和核能等。这些新能源具备可再生，储量大，绿色环保等优点，是未来能源发展的方向。在这些新能源中，储量最大、最清洁，最方便人类利用的非太阳能莫属，并且太阳能在当今也被应用在许多的地方。
太阳能具有以下几个优势：?
（1）储量的“无限性”：太阳蕴含的能量十分的巨大，人类根本不需要担心太阳能的储量。据相关资料表明，太阳的寿命可以长达一百亿年，并且目前太阳正处于它的全盛时期，完全可以满足未来人类能源的需求。如果将这些太阳辐射能量加以利用，能为人类提供相当可观的能源，并能有效地节约常规能源的使用。
(2）存在的“普遍性”：由于地球是一个球体，地区与地区之间会存在纬度的差异，这种纬度的差异会造成不同地区之间太阳能辐射的不均匀。相对来说，纬度低的地区所受到的太阳辐射明显会比纬度高的地区高的。但与其他能源相比，太阳光几乎能够照射到整个地球的表面，只有很少的一部分区域会因为特殊的原因只照射到少量的光照，因此太阳光照基本上不存在地域的限制。
(3)使用的“清洁性”：太阳能是清洁能源的一种。在使用太阳能时，仅仅是将太阳辐射能转化为电能，不会对环境产生污染。而在利用化石能源时，在燃烧的过程中，会产生大量的有害气体，造成空气的污染，同时燃烧之后产生的废渣，如果不处理妥当，会造成扬尘等污染。这些化石燃料的使用是十分不利于环境的。所以，在未来，太阳能是人类理想的清洁能源。
(4)使用的“灵活性”：在利用太阳能时，可以建造大规模的电站，为城市，村庄或者偏远地区提供电力。也可以设计小型发电模块，为特定的设备提供电力。因此，太阳能发电系统的设计十分灵活，可按需要对其大小和功能进行相应的设计。
1.2太阳能在生活中的应用
目前，在我们的生活中，太阳能已经有了很多的应用实例。一般，太阳能的应用方式分为两种。第一种是利用太阳能的光热转换，它是将太阳的辐射能转化为热能，起到为物体加热的目的。这种利用的方式在生活中式比较常见的。如图1-1的太阳能热水器，图1-2的太阳能灶。第二种是利用光电转换的原理，通过光生伏特效应，将照射在太阳能电池板上的太阳能转换为电能。如图1-3的太阳能屋顶，如图1-4的太阳能汽车，图1-5太阳能充电器等
图1-1 太阳能热水器 图1-2 太阳能灶
图1-3太阳能屋顶
图1-4太阳能汽车
图1-5太阳能充电器
如今，随着人们生活水平的提高，手机、平板，mp3、数码相机等一系列的数码产品在人们的生活中是越来越常见了，便携式的太阳能发电系统越来越受到人们的青睐。在使用这些电子产品时，电池电量的消耗与补充一直是人们担心的问题。平时，在电池电量消耗完后，一般都是用家中的插座给这些电子产品进行充电，可在遇到停电或在户外时，充电就成为了一个难题。
针对这个问题，最好的解决办法就是将太阳能应用于便携式的发电系统，这样，便可以在户外光照条件好的条件下，就可以源源不断地为手机等电子产品提供电力。由此，太阳能手机充电器孕育而生。
太阳能充电器大小适中，适合随身携带；外型美观时尚符合当今潮流；性能可靠，充电便利，这些特点十分符合人们当前的需求，市场前景十分巨大。因为这些优点，太阳能充电器将在未来的市场上占据越来越大的地位，其领先的技术和便携的外型将会受极大的欢迎。不仅如此，使用太阳能手机充电器还能在一定程度上降低对化石能源的消耗以及对环境的破坏，对地球上的资源的节约和环境的保护做出一定的贡献。
2太阳能手机充电器的结构
2.1组成部分及原理
太阳能充电器一般由太阳能电池板、蓄电池和电路模块三个部分构成。
太阳能光伏手机充电器的结构如图2-1。该充电器的大致原理如下：太阳能电池板会将吸收的太阳能转换成电能，但太阳能转化而来的电能并不是随时转换随时供负载使用的。因此，为了保证能量的存储，需要为充电器增加一个用以储存电量的蓄电池。在存储的过程中，则需要太阳能充电电路的帮助，将太阳能板的输出电压进行稳压处理，为蓄电池的顺利充电提供保障。同时，在对蓄电池的充电中，随意的充电会对电池产生损坏，所以保护电路便是必不可少的。保护电路会起到对蓄电池的保护，防止蓄电池过冲或者过放等情况的发生，对延长蓄电池的寿命和使用的安全起着重要作用。最后，当负载需要充电时，蓄电池便会通过充电电路释放电能，给负载进行充电。太阳能手机充电器的负载是多样性的，不仅仅可以是手机，还可以是其他与手机充电方式类似的数码产品。
图2-1太阳能光伏手机充电器的结构
2.2太阳能电池板
太阳能电池板是将太阳能转换为电能的装置。它的主要原理是通过电池片吸收太阳的辐射能，同时根据光电转换效应将太阳辐射能转换成电能。
2.1.1太阳能电池的发电原理
太阳能电池实际上是PN结光生伏特效应的实际应用。PN结的形成是基于一块本征半导体。在从本征半导体制作成PN结的过程中需要经过许多复杂的工艺。在经过这些工艺之后，本征半导体的一部分转变为P型半导体，另一部分转变为N型半导体。P型半导体的形成是在本征半导体中掺杂硼等3价杂质；N型半导体则是通过掺杂磷等5价杂质形成的。形成PN结后，在P型半导体和N型半导体会产生一个边界区域，N区的电子会向P区移动，P区的空穴会向N区移动，最终会产生一个内建电场，使两边达到动态平衡。
摘 要
本文设计了一款太阳能为主要能量来源的手机充电器，这款充电器主要是基于CN3083芯片而进行工作的。本文一开始，首先对该充电器的组成部分进行了大致的分析，接着，对其工作原理进行了简单的介绍，然后，再对太阳能手机充电器进行设计工作，最后根据先前的设计，制作出相应的实物，并对实物进行测试和调整。太阳能手机光伏充电器有以下的重要部分组成：太阳能电池板，锂电池，控制电路。它工作的大致原理如下：通过太阳能电池板的光伏效应产生电能为充电器中的锂电池供电，锂电池再通过充电电路对手机进行充电。然后根据实际设计步骤，分别对充电器中的各个组成部分进行研究分析，包括对光伏电池板的原理及选择，锂电池容量设计与选择，充电电路的稳压模块芯片的选择与电路设计、充电保护模块的设计、充电升压模块等进行电路的分析与研究。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:太阳能光伏锂电池控制电路
目录
1.绪论 1
1.1太阳能发展情况 1
1.2太阳能在生活中的应用 2
2太阳能手机充电器的结构 4
2.1组成部分及原理 4
2.2太阳能电池板 4
2.1.1太阳能电池的发电原理 4
2.1.2 太阳能电池板的选择 5
2.3 蓄电池 6
2.3.1 蓄电池的分类 6
2.3.2锂电池工作原理 7
2.3.3锂电池的选择 8
3.电路设计 9
3.1太阳能充电稳压电路 9
3.2锂电池保护电路 12
3.3升压电路 15
4实物设计 17
4.1太阳能充电电路 17
4.2锂电池保护电路 18
4.3升压电路 19
4.4实际测试 19
5 总结与展望 21
5.1总结 21
5.2展望 21
参考文献 22
致谢 23
1.绪论
1.1太阳能发展情况
在20世纪，为了满足经济社会的快速发展，石油、煤炭和天然气这些一次能源被人类广泛大量地使用。这些化石能源的来源是数万年甚至更长时间以前的古生物尸体，这些古生物的尸体被埋藏在地下，经过长期的太阳辐射和一系列复杂的化学反应，并在地壳反复地活动中形成的。但这些化石能源是不可再生的。经过人类近百年来毫无限制地的开采，人类已经消耗了大量的化石能源，化石能源的储量正在急剧的下降。其中，石油所剩的储量也只够人类再消耗几十年，其他化石能源也所剩有限。不仅如此，地球的环境由于人类大量使用化石能源而变得日益恶劣，空气污染，温室效应，酸雨，雾霾等环境问题日益显现。
因此，减少化石能源在能源结构当中所占的比例，转而开发利用新能源是人类目前首要的任务。当前，新能源有相当多的种类，其中包括太阳能、地热能、风能、潮汐能、氢能、生物质能和核能等。这些新能源具备可再生，储量大，绿色环保等优点，是未来能源发展的方向。在这些新能源中，储量最大、最清洁，最方便人类利用的非太阳能莫属，并且太阳能在当今也被应用在许多的地方。
太阳能具有以下几个优势：?
（1）储量的“无限性”：太阳蕴含的能量十分的巨大，人类根本不需要担心太阳能的储量。据相关资料表明，太阳的寿命可以长达一百亿年，并且目前太阳正处于它的全盛时期，完全可以满足未来人类能源的需求。如果将这些太阳辐射能量加以利用，能为人类提供相当可观的能源，并能有效地节约常规能源的使用。
(2）存在的“普遍性”：由于地球是一个球体，地区与地区之间会存在纬度的差异，这种纬度的差异会造成不同地区之间太阳能辐射的不均匀。相对来说，纬度低的地区所受到的太阳辐射明显会比纬度高的地区高的。但与其他能源相比，太阳光几乎能够照射到整个地球的表面，只有很少的一部分区域会因为特殊的原因只照射到少量的光照，因此太阳光照基本上不存在地域的限制。
(3)使用的“清洁性”：太阳能是清洁能源的一种。在使用太阳能时，仅仅是将太阳辐射能转化为电能，不会对环境产生污染。而在利用化石能源时，在燃烧的过程中，会产生大量的有害气体，造成空气的污染，同时燃烧之后产生的废渣，如果不处理妥当，会造成扬尘等污染。这些化石燃料的使用是十分不利于环境的。所以，在未来，太阳能是人类理想的清洁能源。
(4)使用的“灵活性”：在利用太阳能时，可以建造大规模的电站，为城市，村庄或者偏远地区提供电力。也可以设计小型发电模块，为特定的设备提供电力。因此，太阳能发电系统的设计十分灵活，可按需要对其大小和功能进行相应的设计。
1.2太阳能在生活中的应用
目前，在我们的生活中，太阳能已经有了很多的应用实例。一般，太阳能的应用方式分为两种。第一种是利用太阳能的光热转换，它是将太阳的辐射能转化为热能，起到为物体加热的目的。这种利用的方式在生活中式比较常见的。如图1-1的太阳能热水器，图1-2的太阳能灶。第二种是利用光电转换的原理，通过光生伏特效应，将照射在太阳能电池板上的太阳能转换为电能。如图1-3的太阳能屋顶，如图1-4的太阳能汽车，图1-5太阳能充电器等
图1-1 太阳能热水器 图1-2 太阳能灶
图1-3太阳能屋顶
图1-4太阳能汽车
图1-5太阳能充电器
如今，随着人们生活水平的提高，手机、平板，mp3、数码相机等一系列的数码产品在人们的生活中是越来越常见了，便携式的太阳能发电系统越来越受到人们的青睐。在使用这些电子产品时，电池电量的消耗与补充一直是人们担心的问题。平时，在电池电量消耗完后，一般都是用家中的插座给这些电子产品进行充电，可在遇到停电或在户外时，充电就成为了一个难题。
针对这个问题，最好的解决办法就是将太阳能应用于便携式的发电系统，这样，便可以在户外光照条件好的条件下，就可以源源不断地为手机等电子产品提供电力。由此，太阳能手机充电器孕育而生。
太阳能充电器大小适中，适合随身携带；外型美观时尚符合当今潮流；性能可靠，充电便利，这些特点十分符合人们当前的需求，市场前景十分巨大。因为这些优点，太阳能充电器将在未来的市场上占据越来越大的地位，其领先的技术和便携的外型将会受极大的欢迎。不仅如此，使用太阳能手机充电器还能在一定程度上降低对化石能源的消耗以及对环境的破坏，对地球上的资源的节约和环境的保护做出一定的贡献。
2太阳能手机充电器的结构
2.1组成部分及原理
太阳能充电器一般由太阳能电池板、蓄电池和电路模块三个部分构成。
太阳能光伏手机充电器的结构如图2-1。该充电器的大致原理如下：太阳能电池板会将吸收的太阳能转换成电能，但太阳能转化而来的电能并不是随时转换随时供负载使用的。因此，为了保证能量的存储，需要为充电器增加一个用以储存电量的蓄电池。在存储的过程中，则需要太阳能充电电路的帮助，将太阳能板的输出电压进行稳压处理，为蓄电池的顺利充电提供保障。同时，在对蓄电池的充电中，随意的充电会对电池产生损坏，所以保护电路便是必不可少的。保护电路会起到对蓄电池的保护，防止蓄电池过冲或者过放等情况的发生，对延长蓄电池的寿命和使用的安全起着重要作用。最后，当负载需要充电时，蓄电池便会通过充电电路释放电能，给负载进行充电。太阳能手机充电器的负载是多样性的，不仅仅可以是手机，还可以是其他与手机充电方式类似的数码产品。
图2-1太阳能光伏手机充电器的结构
2.2太阳能电池板
太阳能电池板是将太阳能转换为电能的装置。它的主要原理是通过电池片吸收太阳的辐射能，同时根据光电转换效应将太阳辐射能转换成电能。
2.1.1太阳能电池的发电原理
太阳能电池实际上是PN结光生伏特效应的实际应用。PN结的形成是基于一块本征半导体。在从本征半导体制作成PN结的过程中需要经过许多复杂的工艺。在经过这些工艺之后，本征半导体的一部分转变为P型半导体，另一部分转变为N型半导体。P型半导体的形成是在本征半导体中掺杂硼等3价杂质；N型半导体则是通过掺杂磷等5价杂质形成的。形成PN结后，在P型半导体和N型半导体会产生一个边界区域，N区的电子会向P区移动，P区的空穴会向N区移动，最终会产生一个内建电场，使两边达到动态平衡。
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