小型太陽能充電器畢業(yè)設(shè)計(論文)

1、畢業(yè)設(shè)計畢業(yè)設(shè)計（ （論論文）文） 題題目目:小型太陽能充電器小型太陽能充電器 專專業(yè)業(yè):應(yīng)用電子技術(shù)應(yīng)用電子技術(shù) 畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明 原創(chuàng)性聲明原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是我個人在指導(dǎo)教師的 指導(dǎo)下進行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo) 注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成 果，也不包含我為獲得 及其它教育機構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使 用過的材料。對本研究提供過幫助和做出過貢獻的個人或集體，均已 在文中作了明確的說明并表示了謝意。 作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名：

2、 日期： 使用授權(quán)說明使用授權(quán)說明 本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計（論文） 的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版本； 學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與 閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝　⒖s印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文； 在不以贏利為目的前提下，學(xué)校可以公布論文的部分或全部內(nèi)容。 作者簽名： 日 期： 學(xué)位學(xué)位論論文原文原創(chuàng)創(chuàng)性聲明性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立進行研 究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文 不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研 究做出重要

3、貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完 全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位學(xué)位論論文版文版權(quán)權(quán)使用授使用授權(quán)書權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同 意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允 許論文被查閱和借閱。本人授權(quán) 大學(xué)可以將本學(xué)位論文 的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或 掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。 作者簽名：日期： 年 月 日 導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日 論 文 摘 要 太陽能作為可再生能源和無污染能源已開始被廣 泛利用。目

4、前太陽能的利用形式主要有光熱、光伏發(fā) 電、光化學(xué)轉(zhuǎn)換三種，其中光伏發(fā)電是以電能作為最 終表現(xiàn)形式，并且太陽能電池的原料、轉(zhuǎn)化率、生產(chǎn) 成本都具優(yōu)越性，促進了太陽能光伏發(fā)電在能源、環(huán) 境和人類社會未來發(fā)展中所占據(jù)的重要地位。本文簡 要介紹了小型太陽能充電器的設(shè)計，根據(jù)太陽能電池 的光伏特性，自動控制光電池的輸出電壓以便對蓄電 池進行有效充電。 關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞： 太陽能，光伏發(fā)電，蓄電池，充電 abstract solar energy sources as renewable and pollution-free energy has started to be widely used. curr

5、ently the main using form of solar energy are photo-thermal, pv and photochemical conversion of three . among pv as a final form with electricity, and solar batterys materials, conversion, production cost have superiority. to promote the solar photovoltaic power in energy, the environment and human

6、society in the future development of the important position occupied by. this paper introduces the design of small solar charger, according to the characteristics of photovoltaic solar cells, automatic control the output voltage of photocell in order to effectively rechargeable storage battery. key

7、words: solar energy, pv, storage battery, charging 目錄 論文摘要.1 關(guān)鍵詞.1 abstract .2 keywords.2 目 錄.3 第一章 緒論.5 1.1 設(shè)計要求.5 1.2 關(guān)于太陽能電池.5 1.2.1 太陽能電池的原理.5 1.2.2 太陽能電池組件.5 1.2.3 硅太陽能電池 .6 1.3 關(guān)于蓄電池.8 1.3.1 蓄電池的概述.8 1.3.2 鉛酸蓄電池工作結(jié)構(gòu)及原理.9 1.3.3 鉛酸蓄電池的容量.10 1.3.4 鉛酸蓄電池的充電方式.11 1.4 太陽能電池與蓄電池的配接.12 第二章 主要元器件的介紹.13

8、 2.1 關(guān)于 lt3757 .13 2.1.1 lt3757 概述 .13 2.1.2 lt3757 性能概要 .13 2.1.3 lt3757 引腳說明及功能 .13 2.1.4 lt3757 典型工作電路及封裝 .14 2.2 關(guān)于 lm339.16 2.2.1 lm339 簡介.16 2.2.2 lm339 的封裝及引腳功能.16 2.2.3 lm339 的幾種電路.17 2.3 關(guān)于 tl431 .20 2.3.1 tl431 簡介 .20 2.3.2 tl431 性能概要 .21 2.3.3 tl431 相關(guān)數(shù)據(jù) .21 2.3.4 tl431 電路應(yīng)用 .22 第三章 multi

9、sim9 在模擬電路中的應(yīng)用.24 3.1 multisim9 概述.24 3.2 繪制電路及仿真.24 3.2.1 創(chuàng)建電路文件.24 3.2.2 電路的仿真分析.25 3.3 元件創(chuàng)建與編輯.25 3.3.1 利用元件創(chuàng)建向?qū)?chuàng)建元件.25 3.3.2 編輯仿真元件.25 第四章 太陽能充電系統(tǒng)設(shè)計介紹.27 4.1 系統(tǒng)基本組成簡介.27 4.2 工作原理介紹.27 4.3 設(shè)計思路.27 4.3.1 方案陳述及比較.27 總 結(jié).35 參考文獻.36 第一章 緒 論 太陽光資源具有分散性，隨處可得，太陽能電池發(fā)電系統(tǒng)特別適合作為獨立 電源使用。就太陽能充電器本身而言，十分具有價值。它的

10、永久性、靈活性、干 凈清潔等優(yōu)點給新能源開發(fā)帶來了無限的創(chuàng)新空間。 1.1 設(shè)計要求 設(shè)計一個充電電路，由 12v/1a 光伏電池向蓄電池（電壓 12v容量 3ah） 充電。 強光下（光伏電池）輸出12v，直接向蓄電池充電； 弱光下（光伏電池）輸出12v 自動轉(zhuǎn)換，由升壓電路向電池充電。 1.2 關(guān)于太陽能電池 1.2.1 太陽能電池的原理 太陽能電池是通過光電效應(yīng)或者光化學(xué)效應(yīng)直接把光能轉(zhuǎn)化成電能的裝置。 太陽光照在半導(dǎo)體 p-n 結(jié)上，形成新的空穴 -電子對，在 p-n 結(jié)電場的作 用下，空穴由 n 區(qū)流向 p 區(qū)，電子由 p 區(qū)流向 n 區(qū)，接通電路后就形成電流。 這就是光電效應(yīng)太陽能電

11、池的工作原理。 太陽能發(fā)電方式太陽能發(fā)電有兩種 方式，一種是光 熱電轉(zhuǎn)換方式，另一種是光 電直接轉(zhuǎn)換方式。 1.2.2 太陽能電池組件 一個太陽能電池只能產(chǎn)生約 0.5v 的電壓，遠遠低于了實際應(yīng)用所需要的電 壓。為了滿足實際應(yīng)用所需，就需要把太陽能電池連接成組件。太陽能電池組件 包含一定數(shù)量的太陽能電池，這些太陽能電池通過導(dǎo)線連接。一個組件上，太陽 能電池的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)量是 36 片（10cm10cm）,這意味著一個太陽能電池組件大約 能產(chǎn)生 17v 的電壓，正好能為一個額定電壓為 12v 的蓄電池進行有效充電。 通過導(dǎo)線連接的太陽能電池被密封成的物理單元被稱為太陽能電池組件，具 有一定的防腐、防

12、風(fēng)、防雹、防雨等的能力，廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域和系統(tǒng)。當(dāng)應(yīng) 用領(lǐng)域需要較高的電壓和電流而單個組件不能滿足要求時，可把多個組件組成太 陽能電池方陣，以獲得所需要的電壓和電流。 組件的電氣特性主要是指電流電壓輸出特性，也稱為 v-i 特性曲線，如圖 1-1 所示。v-i 特性曲線可根據(jù)圖 1-1 所示的電路裝置進行測量。v-i 特性曲線顯 示了通過太陽能電池組件傳送的電流 im與電壓 vm在特定的太陽輻照度下的關(guān)系。 如果太陽能電池組件電路短路即 v=0，此時的電流稱為短路電流 isc；如果電流開 路即 i=0，此時的電壓稱為開路電壓 voc。太陽能電池組件的輸出功率等于流經(jīng) 該組件的電流與電壓的乘積

13、，即 p=vi。 當(dāng)太陽能電池組件的電壓上升時，例如通過增加負載的電阻值或組件的電壓 從零（短路條件下）開始增加時，增加的輸出功率亦從 0 開始增加；當(dāng)電壓達到 一定值是，功率可達到最大，這是當(dāng)阻值繼續(xù)增加時，功率將躍過最大點，并逐 漸減少至零，即電壓達到開路電壓 voc。太陽能電池的內(nèi)阻呈現(xiàn)出強烈的非線性。 組件的輸出功率達到最大點，稱為最大功率點；該點對應(yīng)的電壓稱為最大功率點 電壓 vm（又稱為最大工作電壓） ；該點對應(yīng)的電流稱為最大功率點電流 im（又稱 為最大工作電流） ；該點的功率稱為最大功率 pm。 隨著太陽能電池溫度的增加，開路電壓減少，大約每升高 1每片電池的電 壓減少 5mv

14、，相當(dāng)于再最大功率點的典型溫度系數(shù)為-0.4%/c。也就是說，如果 太陽能電池溫度每升高 1c，則最大功率減少 0.4%。所以，太陽直射的夏天，盡 管太陽輻射量比較大，如果通風(fēng)不好，導(dǎo)致太陽電池溫度升過高，也可能不會輸 出很大的功率。 由于太陽能電池組件的輸出功率取決于體內(nèi)輻照度、太陽能光譜的分布和太 陽能電池的溫度，因此太陽能電池組件的測量在標(biāo)準(zhǔn)條件下（stc）進行，測量 條件被歐洲委員會定義為 101 號標(biāo)準(zhǔn)，其條件是： 光譜福照度 1000w/ 大氣質(zhì)量系數(shù) am1.5 太陽電池溫度 25c 在該條件下，太陽能電池組件所輸出的最大功率被稱為峰值功率，表示為 wp（peak watt） 。

15、在很多情況下，組件的峰值功率通常用太陽模擬儀測定并和國 際認證機構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化的太陽能電池進行比較。 太陽能電池組件若被其它物體常時間遮擋，被遮擋的組件將會嚴(yán)重發(fā)熱，這 就是“熱斑效應(yīng)” 。為防止太陽能電池由于熱斑效應(yīng)而被破壞，需要在太陽能電 池組件的正負極間并聯(lián)一個旁通二極管，以避免光照組件所產(chǎn)生的能量被遮蔽的 組件所消耗。 1.2.3 硅太陽能電池 太陽能電池的種類較多，主要有硒光電池、砷化鎵電池、硅電池等。常用的 太陽能電池主要是硅太陽能電池。目前世界上有 3 種已經(jīng)商品化的硅太陽能電池： 單晶硅太陽能電池、多晶硅太陽能電池和非晶硅太陽能電池。單晶硅太陽能電池 是當(dāng)前開發(fā)得最快的，它的構(gòu)造和

16、生產(chǎn)工藝已定性，產(chǎn)品廣泛用于空間和地面。 由于它所使用的單晶硅材料與半導(dǎo)體工業(yè)所使用的材料具有相同的品質(zhì)，使單晶 硅的使用成本比較昂貴。為了降低生產(chǎn)成本，現(xiàn)在地面采用的是太陽能級的單晶 硅棒，材料性能指標(biāo)有所放寬。產(chǎn)品化單晶硅太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率為 1315%。實驗室成果也有 20%以上的。 以下是各類型太陽能電池性征比較： 單晶體硅多晶硅非晶硅薄膜 初級生產(chǎn)過程長形薄片狀鑄成薄片噴涂 特征圓形芯片方形芯片在惰性基質(zhì)物料上 加上涂層 損耗量需要循環(huán)廢棄物少廢棄物有限 厚度200 微米240 微米3 微米 生產(chǎn)周期時間長中短 光電轉(zhuǎn)換率1518%1316%68% 總成本/每 10 兆瓦$35

17、45mn$3040mn$1530mn 在高溫環(huán)境下的性 能 差差好 在低光環(huán)境下性能差差好 根據(jù)設(shè)計要求，需要的是 12v/1a 的光伏電池，向 12v/3ah 的蓄電池充電。 經(jīng)查證相關(guān)資料得知：需要的蓄電池為 12v，那么就需要 1518v 的太陽能電池 板。單晶硅太陽能電池的最大功率有 5w、10w、15w、20w、25w、30w 等。 考慮到電路的電流問題，并且單晶硅太陽能電池的最大功率在 20w 以下的電流 都小于 1a。且一個組件上，太陽能電池的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)量是 36 片（10cm10cm）,這 意味著一個太陽能電池組件大約能產(chǎn)生 17v 的電壓，正好能為一個額定電壓為 12v 的蓄電池

18、進行有效充電。因此我選擇了 20w 的單晶硅太陽能電池。以下是 該太陽能電池的相關(guān)參數(shù)信息。 20w 單晶硅太陽能電池組件參數(shù)： 工作溫度：-45+80c 相對濕度：100% 組件尺寸 l w h：621 281 28（mm） 孔徑尺寸：4-6.4（mm） 重量：2.2（kg） 標(biāo)稱功率 wp：20（w） 最佳工作電壓 vmp：18（v） 最佳工作電流 imp：1.1（a） 短路電流 isc：1.18（a） 開路電壓 voc：21.6（v） v-i 特性曲線： 1.3 關(guān)于鉛酸蓄電池 1.3.1 蓄電池的概述 蓄電池是一種化學(xué)電源，也是一個可逆的低壓直流電源。它的作用是能 把有限的電能儲存起或

19、者向用電設(shè)備供電，它的工作原理就是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化 為電能。太陽能電池充電對所用蓄電池的基本要求是： 1. 自放電率低； 2. 使用壽命長； 3. 深放電能力強； 4. 充電效率高； 5. 少維護或免維護； isc=1.18a im=1.1a pm voc=21.6vvm=18v i v 圖 1-1 6. 工作溫度范圍寬； 7. 價格低廉。 目前有很多種類的蓄電池，除使用量最大的鉛酸蓄電池外，還有鎳 氫蓄電池、鎳鎘蓄電池、鋰離子蓄電池、聚合物鋰蓄電池、鋅空蓄電池、燃 料蓄電池等。其中，鉛酸蓄電池被廣泛采用的原因是由于其結(jié)構(gòu)簡單、價格 便宜、內(nèi)阻小、可以再短時間供給起動機強大的起動電流。鉛酸蓄電池又

20、可 以分為普通鉛酸蓄電池、干荷電鉛酸蓄電池、濕荷電鉛酸蓄電池和免維護鉛 酸蓄電池。各種鉛酸蓄電池的特點見下表： 類 型特 點 普通鉛 蓄電池 新蓄電池的極板不帶電，使用前需按規(guī)定加注電解液并進行 初充電，初充電的時間較長，使用中需要定期維護。 干荷電 鉛蓄電 池 新蓄電池的極板處于干燥的已充電狀態(tài)，電池內(nèi)部無電解液。 在規(guī)定的保存期內(nèi)，如需使用，只需按規(guī)定加入電解液，靜 置 2030min 即可使用，使用中需要定期維護。 濕荷電 鉛蓄電 池 新蓄電池的極板處于已充電狀態(tài)，蓄電池內(nèi)部帶有少量電解 液。在規(guī)定的保存期內(nèi)，如需使用，只需按規(guī)定加入電解液， 靜置 2030min 即可使用，使用中需要定

21、期維護。 免維護 電池 使用中不需維護，可用 34 年不需補加蒸餾水，極樁腐蝕極 少，自放電少。 鉛酸電池有 2.4v、4v、6v、8v、12v、24v 系列，容量從 200mah 到 3000mah。 免維護蓄電池又稱為 mf 蓄電池，免維護蓄電池的特點： 1、 柵架材料采用鉛鈣合金，既提高了柵架的機械強度，又減少了蓄 電池的耗水量和自放電。 2、 采用了袋式微孔聚氯乙烯隔板，將正極板裝在隔板袋內(nèi)，既可避 免正極板上的活性物質(zhì)脫落，又能防止極板短路。因此殼體 底部不需要凸起的肋條，降低了極板組的高度，增大了極板 上方的容積，使電解液貯存量增多。 3、 蓄電池內(nèi)部安裝有電解液密度計，可自動顯示

22、蓄電池的存電狀態(tài) 和電解液液面的高低。如果密度計的觀察窗呈綠色，表明蓄 電池存電充足，可正常使用；若顯示深綠色或黑色，表明蓄 電池存電不足，需補充充電；若顯示淺黃色，表明校車已接 近報廢。 4、 采用了新型安全通氣裝置和氣體收集器，在孔蓋內(nèi)部設(shè)置了一個 氧化鋁過濾器，可阻止水蒸氣和硫酸氣體通過，同時又可以 使氫氣順利溢出。通氣塞中裝有催化劑鈀，可促使氫、氧離 子重新結(jié)合成水回到蓄電池中。 鉛酸蓄電池雖因其制造成本低，容量大，價格低廉而被廣泛使用。但是， 若使用不當(dāng)，其壽命將大大縮短。影響鉛酸蓄電池壽命的因素有很多，而采 用正確的充電方式能有效延長蓄電池的使用壽命。 （研究發(fā)現(xiàn)：電池充電過 程對

23、電池壽命影響最大，放電過程的影響較少。也就是說，絕大多數(shù)的蓄電 池不是用壞的，而是“充壞”的。由此可見，一個好的充電器對蓄電池的使 用壽命具有舉足輕重作用。 ） 1.3.2 鉛酸蓄電池工作結(jié)構(gòu)及原理 鉛酸蓄電池的正極板上的活性物質(zhì)是二氧化鉛（pbo2） ，呈深棕色；負 極板上的活性物質(zhì)是海綿狀的純鉛（pb） ，成青灰色。將活性物質(zhì)調(diào)成糊狀 填充在柵架的空隙里并進行干燥即形成極板。 將正、負極板各一片浸入電解液中，可獲得 2v 左右的電動勢。為了增 大蓄電池的容量，常將多片正、負極板分別并聯(lián)，組成正、負極板組。在每 個單格電池中，正極板的片數(shù)要比負極板少一片，這樣每片正極板都處于兩 片負極板之間

24、，可以使正極板兩側(cè)放電均勻，避免因放電不均勻造成極板拱 曲。 鉛酸蓄電池的電化學(xué)反應(yīng)原理就是充電時將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能在電池內(nèi) 儲存起來，放電時將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能供給外系統(tǒng)。其充電和放電過程是通 過電化學(xué)反應(yīng)完成的，電化學(xué)反應(yīng)式如下： 充電：2pbso4+2h2opbo2+pb+2h2so4（電解池） 陽極：pbso4 + 2h2o 2e- = pbo2 + 4h+ + so42- 陰極：pbso4 + 2e-= pb + so42- 放電：pbo2+pb+2h2so42pbso4+2h2o（原電池） 負極：pb + so42- 2e- = pbso4 正極：pbo2 + 4h+ + so42-

25、 + 2e-= pbso4 + 2h2o 充電時，蓄電池的正、負極分別與直流電源的正、負極相連，當(dāng)充電 電源的端電壓高于蓄電池的電動勢時，在電場的作用下，電流從蓄電池的 正極流入，負極流出，這一過程成為充電。蓄電池充電過程是電能轉(zhuǎn)換為 化學(xué)能的過程。 充電時，正、負極板上的 pbso4還原成 pbo2和 pb，電解液中的 h 2so4增多，密度上升。 當(dāng)充電接近終點時，pbso4已基本還原成 pbo2 和 pb，這時，過剩的 充電電流將電解水使正極板附近產(chǎn)生o2從電解液中溢出，負極板附近產(chǎn) 生 h2從電解液中溢出，電解液液面高度降低。因此，鉛酸蓄電池需要定 期補充蒸餾水。 蓄電池充足電的標(biāo)志是

26、： 1、電解液中有大量氣泡冒出，呈沸騰狀態(tài)； 2、電解液的密度和蓄電池的端電壓上升到規(guī)定值，且在23h 內(nèi) 保持不變。 當(dāng)蓄電池的正、負極板浸入電解液中時，在正、負極板間就會產(chǎn)生 約 2.1v 的靜止電動勢，此時若接入負載，在電動勢的作用下，電流就會 從蓄電池的正極經(jīng)外電路流向蓄電池的負極，這一過程稱為放電，蓄電 池的放電過程是化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿倪^程。 放電時，正極板上的 pbso4核負極板上的 pb，都與電解液中的 h2so4反應(yīng)生成硫酸鉛（ pbso4），沉附在正、負極板上。電解液中 h2so4不斷減少，密度下降。 蓄電池放電終了的標(biāo)志是： 1、單格電池電壓降到放電終止電壓； 2、電解液密

27、度降到最小許可值。 放電終止電壓與放電電流的的大小有關(guān)。放電電流越大，允許的放電 時間久越短，放電終止電壓也越低。 1.3.3 鉛酸蓄電池的容量 電池在一定放電條件下所能給出的電量稱為電池的容量，以符號 c 表示。 常用的單位為安培小時，簡稱安時（ah）或毫安時（mah） 。電池的容量可 以分為理論容量，額定容量，實際容量。 理論容量是把活性物質(zhì)的質(zhì)量按法拉第定律計算而得的最高理論值。為 了比較不同系列的電池，常用比容量的概念，即單位體積或單位質(zhì)量電池所 能給出的理論電量，單位為 ah/l 或 ah/kg。 實際容量是指電池在一定條件下所能輸出的電量。它等于放電電流與放 電時間的乘積，單位為

28、ah，其值小于理論容量。 額定容量也叫保證容量，是按國家或有關(guān)部門頒發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)，保證電池在 一定的放電條件下應(yīng)該放出最低限度的容量。 1.3.4 鉛酸蓄電池的充電方式 鉛酸蓄電池目前的充電方式主要有恒流、恒壓、恒壓限流、脈沖快速 充電。 1. 恒流充電 指充電電流保持恒定的充電方法?？梢詫⒉煌妷褐怠⑷萘肯嘟男?電池串聯(lián)起來充電。如果容量不同，應(yīng)按容量小的蓄電池來決定充電電流。 為縮短充電時間按，充電過程通常分為兩個階段。第一階段采用較大 的充電電流，使蓄電池的容量得到迅速恢復(fù)，當(dāng)蓄電池電量基本充足，單 格電池電壓達到 2.4v，開始電解水產(chǎn)生氣泡時，轉(zhuǎn)入第二階段，將充電電 流減小一半，直到單

29、格電壓上升到 2.7v，電解液密度和蓄電池端電壓達到 最大值且在 23h 內(nèi)不再上升，蓄電池內(nèi)部劇烈冒出氣泡時為止。 恒流充電的適應(yīng)性強，可任意選擇和調(diào)整充電電流的大小，有利于保 持蓄電池的技術(shù)性能和延長使用壽命，其缺點是充電時間長，要經(jīng)常調(diào)節(jié) 充電電流。一般適用于新蓄電池和故障修復(fù)蓄電池的初充電。 2. 恒壓充電 恒壓充電是指充電過程中，充電電源電壓保持恒定的充電方法?？?以將相同壓值的蓄電池并聯(lián)起來一起充電。 若充電電壓過高，將導(dǎo)致過充電；充電電壓過低，將導(dǎo)致充電不足。 一般單格電池充電電壓選為 2.5v。 在恒壓充電初期，充電電流較大，45h 內(nèi)即可道道額定容量的 90%95%，因而充電

30、時間較短，而且不需要照管和調(diào)整充電電流，適用 于蓄電池的補充充電。由于充電電流不可調(diào)節(jié)，所以不適用于心蓄電池 和故障蓄電池初充電和去硫化充電，汽車上發(fā)電機對蓄電池的充電為定 壓充電。 3. 恒壓限流充電 恒壓限流法實際上是講恒壓充電和恒流充電相結(jié)合，又可稱為混合 充電法。在充電開始階段，由于電池電壓過低，為避免電流過大而損壞 電池，就采用恒流充電法來限制充電電流。當(dāng)電壓達到預(yù)定值時，進入 恒壓充電方式。恒壓限流方式是大多數(shù)電池廠商推薦的充電方式。由于 蓄電池充電電壓較低，充電后期電流很小。因此電解液中產(chǎn)生的氣泡很 少，可以節(jié)省電能、降低蓄電池的溫升，避免損壞電池的極板。恒壓限 流方式是一種很有

31、效的充電方式，加上過充判斷、浮充控制、溫度補償 等久可以形成一個簡單的充電管理系統(tǒng)，蓄電池可以再這個系統(tǒng)下更好 地工作。 4. 脈沖快速充電 在充電過程中，只要充電電流不超過蓄電池可接受的電流，蓄電池 內(nèi)部就不會產(chǎn)生大量的氣泡。蓄電池中產(chǎn)生的極化現(xiàn)象會阻礙充電，并 且使出氣率和溫升顯著升高。音癡，極化電壓是影響充電速度的重要因 素。用周期性的脈動電流給電池充電可以使電池有時間恢復(fù)其原來狀態(tài)， 減小極化現(xiàn)象的影響，解決快速充電面臨的難題。但是目前這種充電方 式還在研究階段，對于采用多大的脈沖周期，占空比又是多少之類的具 體問題還沒有一個定論。 1.4 太陽能電池與蓄電池的配接 選取蓄電池時,應(yīng)該

32、根據(jù)太陽能電池功率的大小來選用不同的種類的充電電 池和蓄電池。小功率的太陽能電池可選用鎳鎘、鎳氫或者鋰電池等；中功率的太 陽能電池,可以選用密封的免維護的鉛酸蓄電池；而大功率的太陽能電池則應(yīng)該 選用鉛酸蓄電池或者是蓄電池組。在使用中電池的電壓可以通過串聯(lián)獲得加倍, 電流(容量)可以通過并聯(lián)加倍。但是在應(yīng)用中注意以下幾個問題: 1、不同種類或者新舊程度不同的蓄電池不宜混用； 2、不同容量、不同結(jié)構(gòu)的蓄電池不可串聯(lián)使用； 3、不同電壓、不同特性的蓄電池不能并聯(lián)使用。 目前生產(chǎn)太陽能電池的商家的產(chǎn)品、種類和規(guī)格都是多種多樣的。對于蓄電 池來講,一般有 6v、12v、24v 的,那么如何將太陽能電池和

33、蓄電池配接起來?通 常來說,太陽能電池的額定輸出電壓要比蓄電池高 1.31.5 倍,這是因為蓄電池的 充電效率決定的,因為太陽能電池的充電,不像使用市電給蓄電池充電一樣有較大 的選擇余地,況且它在給蓄電池充電的時候功率波動比較大,這要先考慮太陽能電 池的成本問題。假如蓄電池的充電時率選擇在 c10,充電的補償值定位 1.4 倍,那 么一個額定 12v 電壓的蓄電池應(yīng)當(dāng)選配的太陽能電池的電壓應(yīng)該在 12v1.4=16.8v 左右的太陽能電池,這個電壓值已經(jīng)接近蓄電池的極限充電電壓。 在太陽能電池的與蓄電池并聯(lián)充電時,還要注意防止樹木和建筑物的遮擋照 射太陽能電池的光線,或在陰天和夜晚時太陽能電池

34、不能發(fā)電,所以在電路中一定 要串聯(lián)一個整流二極管防止太陽能電池在電壓下降或者不發(fā)電時蓄電池對太陽能 電池逆放電。用硅管 in400 系列(最大電流為 1a)或者 in54 系列(最大電流 3a), 并聯(lián)使用二極管時注意選擇內(nèi)阻一致性的。 對于大功率的太陽能電池組件(小功率就免了)。為防止太陽能電池在強光下 由于遮擋受損,最好在太陽能電池組件輸出端的兩極并聯(lián)一個旁路二極管,防止某 塊電池組在得不到光照而成為負載產(chǎn)生嚴(yán)重發(fā)熱,旁路二極管的電流值不能低于 該塊太陽能組件的電流值。 第二章 主要元器件的介紹 2.1 關(guān)于 lt3757 2.1.1 lt3757 概述 凌力爾特公司(linear tec

35、hnology corporation)推出寬輸入電壓范圍、電流模 式 dc/dc 控制器 lt3757，該器件適用于升壓型、反激式、sepic 和負輸出電 源應(yīng)用，能夠產(chǎn)生正或負的穩(wěn)定輸出電壓。lt3757 有兩個電壓反饋誤差放大器 和基準(zhǔn)電壓。一套用于正輸出電壓，具有 1.60v 基準(zhǔn)電壓；另一套用于負輸出電 壓，具有-0.8v 基準(zhǔn)電壓，兩個基準(zhǔn)都來自單一反饋引腳，從而使 lt3757 成為 適用于多種類型電源設(shè)計的高度通用 dc/dc 控制器。 lt3757 在 2.9v 至 40v 的輸入電壓范圍內(nèi)工作，實現(xiàn)高達 96%的效率，非 常適用于工業(yè)、汽車、醫(yī)療和電信應(yīng)用。由于具有從 10

36、0khz 至 1mhz 的可編程 固定或可同步工作頻率，因此設(shè)計師可以選擇多種電感器和電容器，以優(yōu)化尺寸、 性能和成本。固定頻率、電流模式控制可在寬電源和輸出電壓范圍內(nèi)實現(xiàn)穩(wěn)定工 作，加之全陶瓷電容器設(shè)計，從而實現(xiàn)了更小的解決方案尺寸。 lt3757 用內(nèi)部調(diào)節(jié)的 7.2v 電源驅(qū)動外部 n 溝道 mosfet?？删幊誊泦釉?許控制輸出電壓接通時間。此外，lt3757 具有遲滯的可編程輸入欠壓閉鎖以及 輸出過壓和過流保護 lt3757 采用耐熱增強型 msop-10 和 3mm3mmdfn-10 封裝，兩種封裝都 具備了-40oc 至 125oc 的擴展和工業(yè)溫度范圍版本。以 1000 片為

37、單位批量購買， 每片價格為 2.06 美元。 2.1.2 lt3757 性能概要 面向升壓型、反激式、sepic 和負輸出應(yīng)用 寬輸入工作電壓范圍：2.9v 至 40v 利用單個反饋引腳設(shè)置正或負輸出電壓 可選固定 100khz 至 1mhz 工作頻率 可同步至一個外部時鐘 可編程軟啟動 集成的低端驅(qū)動器 電流模式控制提供超卓的瞬態(tài)響應(yīng) 內(nèi)部 7.2v 低壓差電壓穩(wěn)壓器 低停機電流ur 時，輸 出為高電平 uoh。圖為其傳輸特性。 圖 2-4 2. 遲滯比較器 遲滯比較器又可理解為加正反饋的單限比較器。前面介紹的單限比較器，如 果輸入信號 uin 在門限值附近有微小的干擾，則輸出電壓就會產(chǎn)生相

38、應(yīng)的抖動 （起伏） 。在電路中引入正反饋可以克服這一缺點。 圖 1a 給出了一個遲滯比較器，人們所熟悉的“史密特”電路即是有遲滯的 比較器。圖 1b 為遲滯比較器的傳輸特性。 圖 2-5 不難看出，當(dāng)輸出狀態(tài)一旦轉(zhuǎn)換后，只要在跳變電壓值附近的干擾不超過 u 之值，輸出電壓的值就將是穩(wěn)定的。但隨之而來的是分辨率降低。因為對遲 滯比較器來說，它不能分辨差別小于 u 的兩個輸入電壓值。遲滯比較器加有 正反饋可以加快比較器的響應(yīng)速度，這是它的一個優(yōu)點。除此之外，由于遲滯比 較器加的正反饋很強，遠比電路中的寄生耦合強得多，故遲滯比較器還可免除由 于電路寄生耦合而產(chǎn)生的自激振蕩。 如果需要將一個跳變點固定

39、在某一個參考電壓值上，可在正反饋電路中接入 一個非線性元件，如晶體二極管，利用二極管的單向?qū)щ娦裕憧蓪崿F(xiàn)上述要求。 圖 2 為其原理圖。 圖 2-6 3. 雙限比較器（窗口比較器） 圖 1 電路由兩個 lm339 組成一個窗口比較器。當(dāng)被比較的信號電壓 uin 位 于門限電壓之間時（ur1uinur2或 uinur1）輸出為低電位（uo=uol） ，窗口電壓 u=ur2-ur1。它可用來判斷輸入信號電位是否位于指定門限電位之間。 圖 2-7 4.用 lm339 組成振蕩器 圖 1 為有 1/4lm339 組成的音頻方波振蕩器的電路。改變 c1 可改變輸出方 波的頻率。本電路中，當(dāng) c1=0.

40、1uf 時。f=53hz；當(dāng) c1=0.01uf 時，f=530hz； 當(dāng) c1=0.001uf 時，f=5300hz。 圖 2-8 2.3 關(guān)于 tl431 2.3.1 tl431 簡介 德州儀器公司（ti）生產(chǎn)的 tl431 是一個良好的熱穩(wěn)定性能的三端可調(diào)分流 基準(zhǔn)源。它的輸出電壓用兩個電阻就可以任意地設(shè)置到 vref（2.5v）到 36v 范圍 內(nèi)的任何值。該器件的典型動態(tài)阻抗為 0.2 時為 1.0ma 至 100ma，在很多應(yīng)用 中可以用它代替齊納二極管，2.5v 參考使從 5.0v 邏輯電源可方便地獲得穩(wěn)定參 考電壓。例如，數(shù)字電壓表、運放電路、可調(diào)壓電源、開關(guān)電源等。 （a）

41、ref anodecathod e （b） 圖 2-9 上圖是該器件的符號。3 個引腳分別為：陰極（cathode） 、陽極 （anode）和參考端（ref） 。 tl431 的具體功能可以用如圖的功能模塊示意。 圖 2-10 由圖可知，vi 是一個內(nèi)部的 2.5v 基準(zhǔn)源，接在運放的反向輸入端。由運放 的特性可知，只有當(dāng) ref 端（同相端）的電壓分廠接近 vi（2.5v）是，三極管 中才會有一個穩(wěn)定的非飽和電流通過，而且隨著 ref 端電壓的微小變化，通過 三極管的電流將從 1 到 100ma 變化。當(dāng)然，該圖絕不是 tl431 的實際內(nèi)部結(jié)構(gòu)， 所以不能簡單地用這種組合來代替它。 2.3

42、.2 tl431 性能概要 可編程輸出電壓，達 36v 電壓參考源誤差：典型+/-0.4%（25c） 低動態(tài)輸出阻抗：典型為 0.22 1.0ma 至 100ma 的灌電流能力 典型值為 50ppm/c 的等效全范圍溫度系數(shù) 在整個額定工作溫度范圍內(nèi)可進行工作溫度補償 低輸出噪音電壓 2.3.3 tl431 相關(guān)數(shù)據(jù) 最大額定值（適用于整個工作環(huán)境溫度范圍，除非另有規(guī)定） 額定值符號值單位 陰極至陽極電壓vka37v 陰極電流范圍：連續(xù)ik-100 至+150ma 參考輸入電流范圍：連續(xù)iref-0.05 至+10ma 工作結(jié)溫tj150c 工作環(huán)境溫度范圍ta -40 至+85 0 至+70

43、 c 保存溫度范圍tstg-65 至+150c 總功耗ta=25 超過 25環(huán)境溫度需要降額 d，lp 后綴塑料封裝 p 后綴塑料封裝 dm 后綴塑料封裝 pd 0.70 1.10 0.52 w 總功耗tc=25 超過 25殼溫需降額 d，lp 后綴塑料封裝 p 后綴塑料封裝 pd 1.5 3.0 w 推薦工作條件 條件符號最小值最大值單位 陰極至陽極電壓vkavref36v 陰極電流ik1.0100ma 電氣特性：（ta=25c，除非另有規(guī)定） tl431itl431c 特性符號最小 值 典型 值 最大 值 最小 值 典型 值 最大 值 單位 參考輸入電壓vref 2.44 2.41 2.4

44、95 - 2.55 2.58 2.44 2.423 2.495 - 2.55 2.567 v 在溫度范圍內(nèi)參 考 輸入電壓偏差 vref -7.030-3.017mv 參考輸入電壓變 化與陰極至陽極 電壓變化的比值 vref/ vka - - -1.4 -1.0 -2.7 -2.0 - - -1.4 -1.0 -2.7 -2.0 mv/ v 參考輸入電流iref - - 1.8 - 4.0 6.5 - - 1.8 - 4.0 5.2 a 在溫度范圍內(nèi)參 考輸入電流偏差 iref -0.82.5-0.41.2a 調(diào)整率最小陰極 電流 imin-0.51.0-0.51.0ma 截止態(tài)陰極電流iof

45、f-2601000-2601000na 動態(tài)阻抗 zka-0.220.5-0.220.5 2.3.4 tl431 電路應(yīng)用 1.恒壓電路 圖 2-11 前面提到 tl431 的內(nèi)部含有一個 2.5v 的基準(zhǔn)電壓，所以當(dāng)在 ref 端引入輸 出反饋時，器件可以通過從陰極到陽極很寬范圍的分流，控制輸出電壓。如圖 2 所示的電路，當(dāng) r1 和 r2 的阻值確定時，兩者對 vo 的分壓引入反饋，若 vo 增 大，反饋量增大，tl431 的分流也就增加，從而又導(dǎo)致 vo 下降。顯見，這個深 度的負反饋電路必然在 vi 等于基準(zhǔn)電壓處穩(wěn)定，此時 vo=(1+r1/r2)vref。選擇 不同的 r1 和 r

46、2 的值可以得到從 2.5v 到 36v 范圍內(nèi)的任意電壓輸出，特別地， 當(dāng) r1=r2 時，vo=5v。需要注意的是，在選擇電阻時必須保證 tl431 工作的必 要條件，就是通過陰極的電流要大于 1 ma 。 當(dāng)然，這個電路并不太實用，但它很清晰地展示了該器件的工作原理在應(yīng) 用中的方法。將這個電路稍加改動，就可以得到在很多實用的電源電路，如圖 3，4。 圖 2-12 大電流的分流穩(wěn)壓電路 圖 2-12 精密 5v 穩(wěn)壓器 2. 恒流電路 由前面的例子我們可以看到，器件作為分流反饋后，ref 端的電壓始終穩(wěn)定 在 2.5v，那么接在 ref 端和地間的電阻中流過的電流就應(yīng)是恒定的。利用這個 特

47、點，可以將 tl431 應(yīng)用很多恒流電路中。 如左圖是一個實用的精密恒流源電路。 原理很簡單，不再贅述。但值得注意的是， tl431 的溫度系數(shù)為 30ppm/c，所以輸出 恒流的溫度特性要比普通鏡像恒流源或恒 流二極管好得多，因而在應(yīng)用中無需附加 溫度補償電路。 圖 2-13 第三章 multisim9 在模擬電路中的應(yīng)用 3.1 multisim9 概述 ewb 是 electronics workbench 的縮寫，稱為電子工作平臺，是一種在電子技 術(shù)界廣泛使用的優(yōu)秀計算機仿真設(shè)計軟件，被譽為“計算機里的電子實驗室” 。 ewb 的特點是：系統(tǒng)高度集成，界面直觀，操作方便，主要表現(xiàn)在元器

48、件 的選取、電路的輸入、虛擬儀表的使用以及進行各種分析，都可以在屏幕窗口直 接操作，與實物一樣直觀。 隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，低版本的 ewb 仿真設(shè)計功能已遠遠不能滿足新 的電子線路的仿真與設(shè)計要求。ewb 軟件也在進行不斷升級，現(xiàn)在的 multisim 也就是 ewb 的升級。 隸屬于 ni 公司后，electronics workbench 公司于 2005 年 12 月推出了 multisim9 軟件，標(biāo)志著設(shè)計技術(shù)的一個根本轉(zhuǎn)變。multisim9 系列設(shè)計套件是一 種緊密集成、終端對終端的解決方案，工程師利用這一軟件可有效地完成電子工 程項目從最初的概念建模到最終的成品的全過程。與

49、以前的版本相比它有全功能 電路仿真系統(tǒng)、完整的電子系統(tǒng)設(shè)計工具、強大的仿真分析功能、多種常用的虛 擬儀表以及與 ni 相關(guān)虛擬儀器軟件的完美結(jié)合來提高模擬及測試性能的特點。 3.2 繪制電路及仿真 3.2.1 創(chuàng)建電路文件 運行 multisim9 之后，就會自動打開名為“circuit1”的電路圖。在這個電路 圖中，沒有任何元件及連線。新建一個仿真電路，也可以單擊 filenew 菜單項， 或者使用快捷鍵 ctrl+n，打開一個空白的電路文件。電路圖繪圖區(qū)的窗口顏色、 尺寸和現(xiàn)實模式均采用默認設(shè)置。 1.放置元件：利用元件工具欄放置元件；通過單擊 placecomponent 菜單項放置元件

50、；在繪圖區(qū)右擊，利用彈出 菜單 place component 放置元件以及利用快捷鍵 ctrl+w 放置元 件 4 種途徑。 2.改變單個元件和節(jié)點的屬性：在 multisim9 電路圖中，可以改變 賦予元件的標(biāo)號與顏色。 3.給元件連線：multisim9 提供了自動與手工兩種連線方法。 4.為電路添加文本：其中包括添加標(biāo)題欄（title block）和文本來 注釋電路，方法是單擊 place 再分別選擇 title block 或者 text 菜單項。 5.保持電路：養(yǎng)成隨時保存文件的良好習(xí)慣是十分有必要的，在 multisim9 中保存文件的過程類似于其他 windows 應(yīng)用軟件，具

51、 體操作步驟如下。 單擊 filesave 菜單項，彈出保存文件對話框； 按照對話框提示，輸入文件名“sample” ，單擊“保 存”按鈕即可。 multisim9 提供一系列虛擬儀表，用戶可以用這些儀表測試電路的行為。這 些儀表的使用和讀數(shù)與真實的儀表相同，就像實驗室中使用的儀器。使用虛擬儀 表顯示仿真結(jié)果是檢測電路行為最好、最簡便的方法。 3.2.2 電路的仿真分析 1. 仿真電路 首先為仿真電路做好準(zhǔn)備?？梢允褂们斑呉呀?jīng)建立的電路，或打開文件 夾中的電路文件（此電路中所有的元件、連線與儀表均已正確連接并設(shè)置好） 。 要仿真電路，可以通過以下幾種途徑： 單擊設(shè)計工具欄中的 main too

52、lbar 系統(tǒng)工具欄按鈕； 單擊 simulaterun 菜單項； 仿真開關(guān)； 按 f5 鍵。 2. 觀察仿真結(jié)果 根據(jù)具體電路圖來觀察結(jié)果。 3. 停止電路仿真 要停止仿真，可單擊設(shè)計工具欄中的 main toolbar 系統(tǒng)工具欄按鈕， 或按仿真開關(guān)。 3.3 元件創(chuàng)建與編輯 3.3.1 利用元件創(chuàng)建向?qū)?chuàng)建元件 在電路圖仿真過程中，有時所要放置的元件在元器件庫中沒有，那么就需要 在 multisim9 中創(chuàng)建和編輯。元器件向?qū)怯糜趧?chuàng)建自定義元器件的主要工具， 它引導(dǎo)完成創(chuàng)建一個新元器件所需要的所有步驟。元器件細節(jié)包括符號與可選的 管腳、模型和管封裝信息。某元器件創(chuàng)建過程包括以下步驟：

53、輸入元器件信息 選擇封裝與元器件配置 選擇和/或編輯元器件符號 配置管腳信息 設(shè)置符號與電路層封裝之間的映射 選擇仿真模型 建立符號管腳與模型節(jié)點對應(yīng)關(guān)系 保存元件到元件庫 測試元件 3.3.2 編輯仿真元件 1. 在 multisim9 用戶界面中，單擊 toolsdatabase manager 菜單項，彈出 database manager 窗口，單擊 components 標(biāo)簽，打開 components 選項卡。 2. 在數(shù)據(jù)庫名稱下拉列表中，選擇要編輯的原件所在的數(shù)據(jù)庫。 3. 在元件列表框中，選擇要編輯的元件。 4. 單擊 edit 按鈕，貪吃 component propert

54、ies（元件屬性）對話框。 5. 元件的各種特性已分門別類地放在 7 個標(biāo)簽中了，通過單擊標(biāo)簽中打開的 相應(yīng)選項卡中編輯這些內(nèi)容，就可以創(chuàng)建一個新元件。 6. 最后單擊“確定”按鈕，彈出“保存元件”對話框。在該對話框中，可以 選擇編輯后的新元件存放的數(shù)據(jù)庫、庫和系列。 7. 選擇新元件存放的系列后，單擊 ok 按鈕，將自動返回到 database manager 對話框中。 第四章 太陽能充電系統(tǒng)設(shè)計介紹 4.1 系統(tǒng)基本組成簡介 太陽能充電系統(tǒng)是由太陽能電池組、控制器、蓄電池組成。如果輸出電源為 交流 220v 或者 110v，還需要配置逆變器。但因本設(shè)計重在實現(xiàn)充電過程，不涉 及輸出是否用

55、于交流負載，所以沒有用到逆變器。 其中太陽能電池選用的是：20w 單晶硅太陽能電池 蓄電池選用的是：免維護鉛酸蓄電池（12v 3ah） 比較器選用的是：lm339 穩(wěn)壓器選用的是：tl431 升壓芯片選用的是：tl3757 4.2 工作原理介紹 光電直接轉(zhuǎn)換方式是利用光電效應(yīng)，將太陽輻射直接轉(zhuǎn)換成電能，該轉(zhuǎn)換 的基本裝置就是太陽能電池。太陽能電池是一種由光伏 效應(yīng)而將太陽光能直接 轉(zhuǎn)化為電能的器件，是一個半導(dǎo)體光電二極管，當(dāng)太陽光照到光電二極管上時， 光電二極管就會把太陽的光能變成電能，產(chǎn)生電流。當(dāng)許多個電池串聯(lián)或并聯(lián) 起來就可以成為有比較大的輸出功率的太陽能電池方陣了。 簡單的原理框圖如下圖

56、所示： 圖 4-1 升壓模塊是由 tl3757 的典型電路組成； 控制模塊是檢測電池的充電量、光伏電池的光強、控制 dc-dc 升壓電路的 啟動以及充電模塊的充電量。 充電模塊是根據(jù)蓄電池的性能選擇合適的充電方式進行充電。 4.3 設(shè)計思路 4.3.1 方案陳述及比較 方案一： 簡單的原理圖如圖所示： 圖 4-2 在圖中，t 是太陽能電池；x 是蓄電池；d 是晶體二極管；s 是升壓電路： b 是過充保護電路；kl1 和 kl2 都是繼電器開關(guān)。晶體二極管在這個電路中稱 太陽能電池 充電模塊 升壓模塊 控制模塊 蓄電池 t 升壓 保護 kl1 常開 kl1 常閉 kl2 常閉 x d s b 為

57、防回流二極管，防止在弱光時，蓄電池對太陽能電池回流反充，造成不必要的 電能損失。它的作用原理是：當(dāng)太陽能電池接收強光時，輸出電壓大于蓄電池電 壓，二極管處于正向?qū)顟B(tài)，對蓄電池進行充電；當(dāng)太陽能電池接收弱光時， 蓄電池電壓便高于太陽能電池電壓，但由于二極管處于反向截止?fàn)顟B(tài)，所以避免 了反向回流。繼電器開關(guān)的動斷都是由相應(yīng)的控制模塊來決定的。kl1 決定了是 否對太陽能電池的輸出電壓進行升壓；kl2 實現(xiàn)對蓄電池的過充保護。 圖 4-3 方案一太陽能充電器電路圖 1、比較電路 圖 4-4 由采樣電阻獲得采樣電壓通過比較器 lm339 來判斷太陽能電池輸出電 壓是否小于 12v。 當(dāng)太陽能電池輸

58、出電壓大于 12v 時，比較器的同相端輸入大于基準(zhǔn)電壓 （反向端） ，q1 導(dǎo)通，l1 得電流，使繼電器常開開關(guān)閉合（常閉開關(guān)斷開） ， 這時，太陽能電池直接向蓄電池充電。 當(dāng)太陽能電池輸出電壓小于 12v 時，比較器的同相端輸入小于基準(zhǔn)電壓 （反向端） ，q1 截止，l1 沒有電流通過，繼電器沒有動作，此時，太陽能電 池通過升壓電路向蓄電池充電。 2、升壓電路 升壓電路是由 28v、pwm、升壓型 dc-dc 轉(zhuǎn)換器 max618 芯片來實 現(xiàn)。圖 4-5 是 max618 芯片的典型工作電路，此電路也作為升壓電路用于方 案一太陽能充電器電路。 圖 4-5 3、控制電路 圖 4-6 注：圖

59、4-6 是在 multisim9 中繪制，因 multisim9 中沒有三端可調(diào)穩(wěn)壓器 lm317，暫用 lm117 代替 lm317 繪制電路圖。 該電路圖實現(xiàn)對蓄電池的過充保護。正常充電時，led1 亮指示充電；當(dāng)蓄 電池電壓超過 14.5v，即超過蓄電池的上限充電電壓，led1 熄滅指示過充。過 充判斷是由穩(wěn)壓器 lm317 為 lm339 比較器提供基準(zhǔn)電壓，兩個三極管 q2、q3 起開關(guān)作用。當(dāng)蓄電池過充時，q2、q3 導(dǎo)通，l3 得電流，使繼電器常閉開關(guān) s3 斷開，停止太陽能電池對蓄電池的充電，又因為發(fā)光二極管的單向?qū)?，?led1 熄滅。 方案一電路簡單，易于理解，控制器主要

60、實現(xiàn)對升壓模塊的控制和過充保護。 經(jīng)查閱相關(guān)資料和分析可知電路實際存在很多問題。 此電路采用直充，雖然成本低，但是這種簡單的充電方式會嚴(yán)重損壞蓄 電池的使用壽命； dc-dc 升壓芯片 max618 的輸出電流較小，不足以充電，影響充電效率； 充電和放電（蓄電池的自放電）只有一個切換點。當(dāng)光電池電壓高于蓄 電池電壓時，電路切到充電狀態(tài)，低于這個點，就切回放電狀態(tài)；當(dāng)光 電池電壓一定時，電池充滿電之后，很快會放電。放電之后，電壓又會 低于設(shè)定電壓。這時，電路形成一種震蕩（蓄電池成了電容） ，這種震蕩 會造成負載供電的不穩(wěn)定； 綜上所述，方案一問題存在的關(guān)鍵在于未根據(jù)鉛酸蓄電池的特性采用合適的 充