傳感器與檢測(cè)技術(shù)課程設(shè)計(jì)-- 基于太陽(yáng)能手機(jī)充電器的設(shè)計(jì)

1、<p>　　傳感器與檢測(cè)技術(shù)課程設(shè)計(jì)</p><p>　　基于太陽(yáng)能手機(jī)充電器的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　制作、安裝、調(diào)試</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步，數(shù)碼產(chǎn)品的日益更新，手機(jī)成為了人們生活中必不可少的，成為了生

2、活中的重要通訊工具和娛樂(lè)工具。到處可見(jiàn)人們，無(wú)論是在街上還是在上班的空閑時(shí)間都會(huì)拿出自己的手機(jī)，然而給手機(jī)充電成為了人們棘手的問(wèn)題。人們會(huì)經(jīng)常的出差或者是外出旅游，在外邊我們有時(shí)會(huì)攜帶自備的所謂的一些移動(dòng)電源，但是這些電源也有沒(méi)電，而且攜帶極度不方便，有的甚至?xí)晌覀兺獬龅呢?fù)擔(dān)。伴隨著數(shù)碼產(chǎn)品的更新?lián)Q代，手機(jī)充電問(wèn)題也在日益的得到解決，我們以前都是用自己的手機(jī)數(shù)據(jù)線給手機(jī)充電，就不得不到一些有直流電源的地方充電，或者帶一些移動(dòng)電源。我們

3、經(jīng)常出差旅游或者辦事不可能隨時(shí)隨地找到一些直流電源，或者是就算找到了也會(huì)耽誤我們的一些事情，更有甚者在我們急需要使用手機(jī)的時(shí)候手機(jī)沒(méi)電，或者沒(méi)有合適的電源充電。</p><p>　　伴隨著手機(jī)電池的不斷進(jìn)步，手機(jī)充電器也在不斷的被人們改善，不斷地發(fā)現(xiàn)一些充電器不能滿足人們?nèi)粘５纳?，從一開(kāi)始的一個(gè)手機(jī)只能采用一個(gè)數(shù)據(jù)線，到后來(lái)的多個(gè)手機(jī)可以采用一個(gè)數(shù)據(jù)線，再到現(xiàn)在的移動(dòng)電源，手機(jī)充電器也在不斷進(jìn)步。人們慢慢的發(fā)現(xiàn)

4、，太陽(yáng)能是很好的資源，不但綠色環(huán)保，而且能夠減少不少資源的浪費(fèi)，在這太陽(yáng)光隨時(shí)隨地都能找到，不至于我們想要或者需求的時(shí)候無(wú)法及時(shí)找到，這就解決了人們?cè)趹敉鉀](méi)法充電和充電不及時(shí)的問(wèn)題。</p><p>　　關(guān)鍵詞：手機(jī)充電器；太陽(yáng)能電池板；單片機(jī)；智能</p><p>　　Design and manufacture of solar mobile phone charger<

5、;/p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Today's society, the mobile phone became synonymous with the familiar, basically everyone has a mobile phone, mobile phone is not only a communica

6、tion tool, but also an entertainment tool, and even become the pronoun of the fashion. All the time we will use a mobile phone, I think most people have experienced the phone without electricity, take the phone stem worr

7、ied, some people go out, mobile phone battery is delay some important things, so a good phone charger is very important. We may take p</p><p>　　Solar presumably everyone not unfamiliar, it had no consumption

8、, environmental protection, renewable became the hottest new energy, its rise speed unmatched. Now have to use solar energy in many ways, both in the aerospace, or the life that occupy the home, can see the use of solar

9、energy. If the application of solar energy to the charger, it will bring great convenience to people, do not need to be looking for power supply, also need not take phone stem worried, everywhere we only need to stand<

10、;/p><p>　　In this paper, to talk about a kind of solar cell phone chargers, to solve the mobile phone in the case of no electricity, can use the sun to cell phone charging, bring convenience to people's liv

11、es. Mainly using solar panels to convert light energy into electrical energy, after a single chip microcomputer intelligent control circuit, to convert solar energy into dc voltage, in the case of simple and easy to safe

12、 and convenient for charging the mobile phone.</p><p>　　Keywords: mobile phone charger, solar panels, single chip microcomputer, intelligent</p><p><b>　　目錄：</b></p><p>　

13、　第一章 緒論....................................................................................................................................1</p><p>　　1.1題研究的背景................................................

14、....................................................................1</p><p>　　1.2手機(jī)充電器的運(yùn)用環(huán)境....................................................................................................1</p>&l

15、t;p>　　1.3手機(jī)充電器的進(jìn)化史........................................................................................................1</p><p>　　1.4 本課題的研究?jī)?nèi)容及主要技術(shù)參數(shù)....................................................

16、...........................2</p><p>　　1.4.1 研究?jī)?nèi)容...............................................................................................................2</p><p>　　1.4.2總體框架設(shè)計(jì).............

17、...........................................................................................2</p><p>　　第二章 設(shè)計(jì)方案及原理.............................................................................................

18、..................3</p><p>　　2.2手機(jī)充電的內(nèi)部構(gòu)造........................................................................................................3</p><p>　　2.3 手機(jī)充電器的相關(guān)參數(shù)及運(yùn)行程序...................

19、............................................................4</p><p>　　第三章 硬件設(shè)計(jì).............................................................................................................................7&l

20、t;/p><p>　　3.1 太陽(yáng)能電池板到5V降壓電路.................................................................................7</p><p>　　3.2基于TP4056降壓充電電路............................................................

21、..........................8</p><p>　　3.2.1 TP4056芯片............................................................................................................8</p><p>　　3.2.2工作原理...............

22、.................................................................................................10</p><p>　　3.2.3電路設(shè)計(jì).........................................................................................

23、.......................10</p><p>　　3.3 PT1301芯片..............................................................................................................11</p><p>　　3.3.1芯片介紹................

24、...............................................................................................11</p><p>　　3.3.2芯片電路設(shè)計(jì)要求......................................................................................

25、.......12 3.4 DC/DC升壓電路設(shè)計(jì)...............................................................................................13</p><p>　　結(jié)論.....................................................................

26、...........................................................................14</p><p>　　參考文獻(xiàn)....................................................................................................................

27、....................15</p><p>　　心得................................................................................................................................................16</p><p>　　附錄..

28、..............................................................................................................................................17</p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p><b&g

29、t;　　1.1題研究的背景</b></p><p>　　當(dāng)今社會(huì)，手機(jī)成為了我們耳熟能詳?shù)拇~，基本上每個(gè)人都有一個(gè)手機(jī)，手機(jī)不僅僅是一種通訊工具，更是一種娛樂(lè)工具，甚至成為了時(shí)尚的代名詞。時(shí)時(shí)刻刻我們都會(huì)使用手機(jī)，我想絕大部分人都有經(jīng)歷過(guò)手機(jī)沒(méi)電的時(shí)候，拿著手機(jī)干著急，一些外出的人們，手機(jī)沒(méi)電耽誤一些重要事情，因此一個(gè)好的手機(jī)充電器非常重要。我們可能會(huì)拿著手機(jī)充電器到處去尋找直流電源，這不僅僅耽誤

30、了我們一些時(shí)間，更糟糕的是，本來(lái)給我們帶來(lái)便利的東西卻給我們帶來(lái)了不必要的麻煩。有些人攜帶了移動(dòng)電源，但移動(dòng)電源也會(huì)遇到?jīng)]電的時(shí)候，那時(shí)移動(dòng)電源就成我們外出的負(fù)擔(dān)。為了解決這個(gè)問(wèn)題，為大家介紹太陽(yáng)能手機(jī)充電器，不需要使用直流電源充電，直接在太陽(yáng)光下經(jīng)過(guò)電池板的轉(zhuǎn)化后直接給手機(jī)充電，這就給我們省去不少時(shí)間去找移動(dòng)電源給手機(jī)充電，是我們外出或者出差帶來(lái)極大的便利。</p><p>　　太陽(yáng)能想必大家都不陌生，其環(huán)保、

31、無(wú)消耗、可再生成為了炙手可熱的新能源，其崛起速度之快無(wú)可匹敵。目前在多方面都有使用太陽(yáng)能，無(wú)論是在航天航空，還是居家生活，都能見(jiàn)到太陽(yáng)能的使用。如果把太陽(yáng)能運(yùn)用到充電器上，這將給人么帶來(lái)極大的便利，不需要到處尋找電源，也不用到處拿著手機(jī)干著急，我們只需要在陽(yáng)光下站一會(huì)，充電器就會(huì)為我們把手機(jī)充滿電，不在為到處尋找直流電源煩惱。</p><p>　　本文為大家講述一種太陽(yáng)能手機(jī)充電器，為大家解決手機(jī)在沒(méi)電的情況下，

32、能夠借助太陽(yáng)光給手機(jī)充電，給人們生活帶來(lái)方便。主要采用太陽(yáng)能電池板把光能轉(zhuǎn)化為電能，在經(jīng)過(guò)單片機(jī)智能控制電路，把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為直流電壓，在安全方便簡(jiǎn)單快捷的情況下為手機(jī)充電。</p><p>　　1.2手機(jī)充電器的運(yùn)用環(huán)境</p><p>　　現(xiàn)在隨著數(shù)碼產(chǎn)品的普遍化，手機(jī)已經(jīng)不再是奢侈品，幾乎人手都會(huì)有一個(gè)手機(jī)，手機(jī)更像是時(shí)尚的代表，從一開(kāi)始的僅有幾個(gè)人擁有，作為一種通信工具，到現(xiàn)在作為交

33、友工具，甚至成為了人們的娛樂(lè)工具。手機(jī)已經(jīng)成為了人們出門必備的東西了，不簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單的是在家里使用方便通信，更多的是在外地，或者在一些沒(méi)有可直充電壓的地方。手機(jī)功能的增多必然會(huì)增加其耗電，那么手機(jī)沒(méi)電就更是一種很常見(jiàn)的問(wèn)題了。</p><p>　　1.3手機(jī)充電器的進(jìn)化史</p><p>　　在手機(jī)誕生的初期，人們就試著想一些方法給手機(jī)充電，一開(kāi)始人們只是簡(jiǎn)單的講手機(jī)和電源相連，這不僅造成許多

34、手機(jī)電路的損壞，更嚴(yán)重的造成爆炸。人們不斷的研究，從過(guò)去的直接充電，到后來(lái)的用數(shù)據(jù)線連接后充電，再到現(xiàn)在的用些萬(wàn)能充充電，科技在發(fā)展，手機(jī)充電器也在不斷的改進(jìn)。但是這些遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足當(dāng)代手機(jī)客戶的需求，這會(huì)為手機(jī)用戶帶來(lái)不少的麻煩。人們現(xiàn)在追求的簡(jiǎn)單快捷充電方式，就促使我們不短的進(jìn)步，加上目前太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)比較成熟，人們就構(gòu)思講太陽(yáng)能運(yùn)用到充電器上。華為手機(jī)在目前市場(chǎng)上銷售比較火爆，一個(gè)為華為手機(jī)充電的手機(jī)充電器以逐漸露出水面。</

35、p><p>　　1.4 本課題的研究?jī)?nèi)容及主要技術(shù)參數(shù)</p><p>　　本課題研究是的是在單片機(jī)的控制下完成太陽(yáng)能手機(jī)充電器的智能充電,該手機(jī)充電器實(shí)現(xiàn)了能量的自給自足，在直流電和太陽(yáng)能之間隨意切換。其主要運(yùn)用到電壓的整流、穩(wěn)壓濾波、以及單片機(jī)89C51智能控制電路、以及電流的A/D 轉(zhuǎn)換。</p><p>　　1.4.1 研究?jī)?nèi)容</p><p

36、>　　本課題以華為手機(jī)充電器HW-050200C3W型號(hào)為例，主要研究：手機(jī)充電的工作環(huán)境、太陽(yáng)能電池板的工作狀態(tài)以及手機(jī)充電器在光照情況下的工作狀態(tài)。通過(guò)簡(jiǎn)單的單片機(jī)的控制電路，達(dá)到在交流電和太陽(yáng)能兩種情況下能夠隨時(shí)隨地的切換電路進(jìn)行充電。達(dá)到解決人們?cè)谕鉄o(wú)法充電的問(wèn)題。</p><p>　　1.4.2總體框架設(shè)計(jì)</p><p>　　圖1-1太陽(yáng)能手機(jī)充電器的總體設(shè)計(jì)思路<

37、/p><p>　　第二章 設(shè)計(jì)方案及原理</p><p>　　如圖2-1為系統(tǒng)硬件框圖，其中，主要包括三個(gè)部分：太陽(yáng)能電池板到5V降壓電路、移動(dòng)電源充電電路、移動(dòng)電源電池電壓到5V輸出升壓電路。</p><p>　　圖2-1　設(shè)計(jì)框架圖</p><p>　　2.2手機(jī)充電的內(nèi)部構(gòu)造</p><p>　　圖2-2為手機(jī)充電

38、器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，圖三為USB手機(jī)充電器HW-050200C3W電路原理圖。市電經(jīng)保險(xiǎn)絲F1輸入，DB1橋堆式整流、、與組成型濾波電路；濾波后的電壓經(jīng)變壓器T1初級(jí)繞組加到開(kāi)關(guān)管Q1(SW6070）的漏極。是磁阻，抑制差模干擾。DR1是壓敏電阻，防止雷擊等浪涌電壓可能對(duì)開(kāi)關(guān)電源造成的損壞。</p><p>　　圖2-2華為USB手機(jī)充電器內(nèi)部原理圖</p><p>　　圖2-3華為USB手機(jī)

39、充電器HW-050200C3W電路原理圖</p><p>　　2.3 手機(jī)充電器的相關(guān)參數(shù)及運(yùn)行程序</p><p>　　在本電路中用到集成式開(kāi)關(guān)控制器FAN104，是美國(guó)Fairchild公司出品的初級(jí)反饋（PSR）PWM控制器。開(kāi)關(guān)控制器FAN104采用SOIC8封裝，圖2-4為相關(guān)參數(shù)報(bào)告表。</p><p>　　圖2-4開(kāi)關(guān)控制器FAN104引腳功能<

40、/p><p>　　啟動(dòng)電阻，把直流母線的高壓送到FAN104的8腳，內(nèi)部振蕩器開(kāi)始工作，2腳輸出PWM脈沖，隨后輔助繞組和次級(jí)繞組產(chǎn)生脈沖電壓。輔助繞組的脈沖電壓一路經(jīng)二極管D6、整流給FAN104供電；另一路經(jīng)電阻與分壓（濾波雜波）加到內(nèi)部電壓誤差放大器反相端（見(jiàn)下文），與同相端的精密基準(zhǔn)電壓比較，輸出放大的電壓誤差信號(hào)COMV，控制2腳輸出PWM的占空比。</p><p>　　FAN104

41、的1腳用于檢測(cè)開(kāi)關(guān)管的峰值電流，并聯(lián)電阻的壓降正比于其電流。在恒流輸出時(shí)，1腳檢測(cè)的正比于開(kāi)關(guān)管的峰值電流的電壓，加到內(nèi)部電流誤差放大器反相端，與同相端的精密基準(zhǔn)電壓比較，輸出放大的電流誤差信號(hào)COMI，控制2腳輸出PWM的占空比。</p><p>　　本電路省去了光耦、降低了成本。但因輸出電壓與、及初次匝比有關(guān)，因此一旦確定了初次匝比，若要設(shè)計(jì)輸出電壓為5V，則、的比值就定了，實(shí)際選擇、的阻值時(shí)，未必符合標(biāo)準(zhǔn)系

42、列。比如，電路圖中、 的值都不是標(biāo)準(zhǔn)系列的阻值。</p><p>　　若把接地端斷開(kāi)串接不同電阻到，負(fù)載時(shí)（給充電寶充電）輸出電壓也不同：串接的電阻越大，輸出的電壓越低。比如，820Ω時(shí)，開(kāi)關(guān)頻率約為57kHz，輸出電壓為4.80V；1.5kΩ時(shí)，開(kāi)關(guān)頻率約為40kHz，輸出電壓為4.64V。</p><p>　　如圖2-5所示空載與負(fù)載（給充電寶充電）時(shí)，F(xiàn)AN104的2腳與開(kāi)關(guān)管漏極的

43、電壓波形。當(dāng)負(fù)載加重時(shí)，工作頻率提高到85kHz且不再隨負(fù)載加重而提高。</p><p>　　圖2-5 FAN104W的2腳與Q1 漏極電壓波形</p><p>　　若輸出短路，F(xiàn)AN104的2腳會(huì)間歇輸出占空比很小的PWM，如圖2-6所示。也就是說(shuō)FAN104具有關(guān)斷重啟功能，在最惡劣的故障發(fā)生時(shí)起保護(hù)作用。 </p><p>　　圖2-6輸出短路FAN301的2

44、腳會(huì)間歇輸出占空比很小的PWM</p><p>　　以上簡(jiǎn)單的介紹了以華為的代表的普通的手機(jī)充電器工作原理，要想把其改造成一個(gè)太陽(yáng)能手機(jī)充電器還需要找到好的太陽(yáng)能電池板，要全方面的考慮一些綜合問(wèn)題。 </p><p><b>　　第三章 硬件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.1 太陽(yáng)能電池板到5V降壓電路</p>&l

45、t;p>　　該部分電源穩(wěn)壓器件選用的是低壓差的穩(wěn)壓芯片LM2940，LM2940集成穩(wěn)壓器是常用的固定正輸出電壓的集成穩(wěn)壓器，輸出電壓有5V、12V等規(guī)格，最大輸出電流為1.5A。LM2940輸出電壓為5V。</p><p>　　LM2940是三端穩(wěn)壓集成電路，且為有正電壓輸出。這種穩(wěn)壓用的集成電路，只有三條引腳輸出，分別是輸入端、接地端和輸出端。它的樣子像是普通的三極管。用LM2940三端穩(wěn)壓IC來(lái)組成穩(wěn)

46、壓電源所需的外圍元件極少，電路內(nèi)部還有過(guò)流、過(guò)熱及調(diào)整管的保護(hù)電路，采用了噪聲低、溫度漂移小的基準(zhǔn)電壓源，使用起來(lái)可靠、方便，而且價(jià)格便宜。在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)在三端集成穩(wěn)壓電路上安裝足夠大的散熱器（當(dāng)然小功率的條件下不用）。當(dāng)穩(wěn)壓管溫度過(guò)高時(shí)，穩(wěn)壓性能將變差，甚至損壞。</p><p>　　LM2940典型應(yīng)用電路圖：LM2940集成穩(wěn)壓器的典型應(yīng)用電路如圖3-1所示，這是一個(gè)輸出正5V直流電壓的穩(wěn)壓電源電路。VR

47、1采用集成穩(wěn)壓器LM2940，C3、C4分別為輸入端和輸出端濾波電容。當(dāng)輸出電流較大時(shí)，LM2940應(yīng)配上散熱板。 </p><p>　　圖3-1　LM2940集成穩(wěn)壓器的典型應(yīng)用電路</p><p>　　3.2基于TP4056降壓充電電路</p><p>　　3.2.1 TP4056芯片</p><p>　　TP4056 是一款完整的單節(jié)鋰

48、離子電池采用恒定電流/恒定電壓線性充電器。其底部帶有散熱片的SOP8/MSOP8封裝與較少的外部元件數(shù)目使得TP4056成為便攜式應(yīng)用的理想選擇。TP4056 可以適合USB電源和適配器電源工作。</p><p>　　由于采用了內(nèi)部PMOSFET架構(gòu)，加上防倒充電路，所以不需要外部隔離二極管。熱反饋可對(duì)充電電流進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，以便在大功率操作或高環(huán)境溫度條件下對(duì)芯片溫度加以限制。充電電壓固定于4.2V，而充電電流可

49、通過(guò)一個(gè)電阻器進(jìn)行外部設(shè)置。當(dāng)充電電流在達(dá)到最終浮充電壓之后降至設(shè)定值1/10時(shí)，TP4056 將自動(dòng)終止充電循環(huán)。當(dāng)輸入電壓（交流適配器或USB電源）被拿掉時(shí)，TP4056 自動(dòng)進(jìn)入一個(gè)低電流狀態(tài)，將電池漏電流降至2uA以下。TP4056 在有電源時(shí)也可置于停機(jī)模式，以而將供電電流降至55uA。TP4056 的其他特點(diǎn)包括電池溫度檢測(cè)、欠壓閉鎖、自動(dòng)再充電和兩個(gè)用于指示充電、結(jié)束的LED 狀態(tài)引腳。</p><p&

50、gt;<b>　　特點(diǎn)：</b></p><p>　　·高達(dá)1000mA的可編程充電電流</p><p>　　·無(wú)需MOSFET、檢測(cè)電阻器或隔離二極管</p><p>　　·用于單節(jié)鋰離子電池、采用SOP封裝的完整</p><p><b>　　線性充電器</b><

51、;/p><p>　　·恒定電流/恒定電壓操作，并具有可在無(wú)過(guò)熱</p><p>　　危險(xiǎn)的情況下實(shí)現(xiàn)充電速率最大化的熱調(diào)節(jié)</p><p><b>　　功能</b></p><p>　　·精度達(dá)到±1%的4.2V 預(yù)設(shè)充電電壓</p><p>　　·用于電池電量

52、檢測(cè)的充電電流監(jiān)控器輸出</p><p><b>　　·自動(dòng)再充電</b></p><p>　　·充電狀態(tài)雙輸出、無(wú)電池和故障狀態(tài)顯示</p><p>　　·C/10 充電終止</p><p>　　·待機(jī)模式下的供電電流為55uA</p><p>　　

53、83;2.9V涓流充電器件版本</p><p>　　·軟啟動(dòng)限制了浪涌電流</p><p><b>　　·電池溫度監(jiān)測(cè)功能</b></p><p>　　·采用 8 引腳SOP-PP/MSP-PP封裝。</p><p>　　圖 芯片封裝和引腳結(jié)構(gòu)</p><p><

54、;b>　　引腳功能</b></p><p>　　TEMP（引腳1）：電池溫度檢測(cè)輸入端。將TEMP 管腳接到電池的NTC 傳感器的輸出端。如果TEMP管腳的電壓小于輸入電壓的45％或者大于輸入電壓的80％，意味著電池溫度過(guò)低或過(guò)高，則充電被暫停。如果 TEMP 直接接GND，電池溫度檢測(cè)功能取消，其他充電功能正常。</p><p>　　PROG（引腳2）：恒流充電電流設(shè)置

55、和充電電流監(jiān)測(cè)端。從PROG 管腳連接一個(gè)外部電阻到地端可以對(duì)充電電流進(jìn)行編程。在預(yù)充電階段，此管腳的電壓被調(diào)制在0.1V；在恒流充電階段，此管腳的電壓被固定在1V。在充電狀態(tài)的所有模式，量該管腳的電壓都可以根據(jù)下面的公式來(lái)估算充電電流：</p><p>　　GND（引腳3）：電源地。Vcc (引腳4)：輸入電壓正輸入端。此管腳的電壓為內(nèi)部電路的工作電源。當(dāng)Vcc與BAT管腳的電壓差小于30mV時(shí)，TP4056將

56、進(jìn)入低功耗的停機(jī)模式，此時(shí)BAT管腳的電流小于2uA。</p><p>　　BAT（引腳5）：電池連接端。將電池的正端連接到此管腳。在芯片被禁止工作或者睡眠模式，BAT管腳的漏電流小于2uA。BAT管腳向電池提供充電電流和4.2V 的限制電壓。</p><p>　?。ㄒ_ 6）：電池充電完成指示端。當(dāng)電池充電完成時(shí)被內(nèi)部開(kāi)關(guān)拉到低電平，表示充電完成。除此之外，管腳將處于高阻態(tài)。</p

57、><p>　　（引腳 7）漏極開(kāi)路輸出的充電狀態(tài)指示端。當(dāng)充電器向電池充電時(shí)， 管腳被內(nèi)部開(kāi)關(guān)拉到低電平，表示充電正在進(jìn)行；否則管腳處于高阻態(tài)。</p><p>　　CE（引腳8）芯片始能輸入端。高輸入電平將使TP4056 處于正常工作狀態(tài)；低輸入電平使TP4056 處于被禁止充電狀態(tài)。CE 管腳可以被TTL電平或者CMOS電平驅(qū)動(dòng)。</p><p><b>

58、　　3.2.2工作原理</b></p><p>　　TP4056 是專門為一節(jié)鋰離子或鋰聚合物電池而設(shè)計(jì)的線性充電器電路，利用芯片內(nèi)部的功率晶體管對(duì)電池進(jìn)行恒流和恒壓充電。充電電流可以用外部電阻編程設(shè)定，最大持續(xù)充電電流可達(dá)1A，不需要另加阻流二極管和電流檢測(cè)電阻。TP4056 包含兩個(gè)漏極開(kāi)路輸出的狀態(tài)指示輸出端，充電狀態(tài)指示端和電池故障狀態(tài)指示輸出端。芯片內(nèi)部的功率管理電路在芯片的結(jié)溫超過(guò)145℃

59、時(shí)自動(dòng)降低充電電流，這個(gè)功能可以使用戶最大限度的利用芯片的功率處理能力，不用擔(dān)心芯片過(guò)熱而損壞芯片或者外部元器件。這樣，用戶在設(shè)計(jì)充電電流時(shí)，可以不考慮最壞情況，而只是根據(jù)典型情況進(jìn)行設(shè)計(jì)就可以了，因?yàn)樵谧顗那闆r下，TP4056會(huì)自動(dòng)減小充電電流。</p><p><b>　　3.2.3電路設(shè)計(jì)</b></p><p>　　圖3-8 本設(shè)計(jì)TP4056充電電路<

60、/p><p>　　3.3 PT1301芯片</p><p>　　3.3.1 芯片介紹</p><p>　　PT1301 是一款最低啟動(dòng)電壓可低于1V的小尺寸高效率升壓DC/DC轉(zhuǎn)換器，采用自適應(yīng)電流模式PWM 控制環(huán)路。 PT1301 內(nèi)部包含誤差放大器、斜.產(chǎn)生器、比較器、功率開(kāi)關(guān)和驅(qū)動(dòng)器。PT1301 能在較寬的負(fù)載電 流范圍內(nèi)穩(wěn)定和高效的工作，并且不需要任何外部補(bǔ)

61、償電路。 PT1301 的啟動(dòng)電壓可低于 1V，因此可滿足單節(jié)干電池的應(yīng)用。PT1301 內(nèi)部含有 2A 功率開(kāi)關(guān)，在鋰 電池供電時(shí)最大輸出電流可達(dá) 300mA，同時(shí) PT1301 還提供用于驅(qū)動(dòng)外部功率器件（NMOS 或 NPN）的驅(qū) 動(dòng)端口，以便在應(yīng)用需要更大負(fù)載電流時(shí)，擴(kuò)展輸出電流。500KHz 的開(kāi)關(guān)頻率可縮小外部元件的尺寸。輸 出電壓由兩個(gè)外部電阻設(shè)定。14μA 的低靜態(tài)電流，再加上高效率，可使電池使用更長(zhǎng)時(shí)間。 </p

62、><p><b>　　圖9　芯片引腳排列</b></p><p>　　圖10　芯片引腳說(shuō)明 </p><p>　　3.3.2 芯片電路設(shè)計(jì)要求</p><p>　　圖11　芯片典型應(yīng)用電路</p><p>　　輸出電壓： 參考應(yīng)用電路圖，輸出電壓 Vout 由電阻 R1 和 R2 按以下公式設(shè)定： &

63、lt;/p><p>　　反饋環(huán)路設(shè)計(jì)： 參考應(yīng)用電路圖，電阻 R1 和 R2 阻值的選擇，除要符合上述 Vout 公式外，還須在系統(tǒng)的靜態(tài)電 流和抗干擾能力方面做權(quán)衡。</p><p>　　1.更高的電阻取值可降低系統(tǒng)的靜態(tài)電流（電流 I＝1.25V/R2）。 </p><p>　　2.較低的電阻取值則可獲得較好的抗噪聲和抗干擾能力，降低對(duì) PCB 布圖寄生參數(shù)的敏感度

64、，提 高穩(wěn)定性。 </p><p>　　因此，對(duì)于無(wú)待機(jī)狀態(tài)或懸置狀態(tài)的應(yīng)用而言，R1 和 R2 取值宜低些，而對(duì)于對(duì)待機(jī)或懸置電流要求 很高的應(yīng)用，R1 和 R2 阻值需要取高，這時(shí)候由于反饋回路的阻抗很高，從而對(duì)干擾非常敏感，必須非常 仔細(xì).進(jìn)行布圖，并且避免任何對(duì) FB 端的干擾。 為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，可在 FB 端與 Vout 之間接一電容，該電容的經(jīng)驗(yàn)取值是：當(dāng)上述電阻為 MΩ 級(jí)時(shí)，取值約 100p

65、F，當(dāng)上述電阻取值為幾十至幾百 KΩ時(shí)，取值在10nF～0.1uF之間。 </p><p>　　3.4 DC/DC升壓電路設(shè)計(jì)</p><p>　　如圖11為移動(dòng)電源電池電壓到5V輸出升壓電路。其中，PT1301為TI的高性能脈寬控制器芯片，PT1301、低開(kāi)啟電壓的MOSFET（AO3400）、22uH電感L1和快恢復(fù)二極管SR260一起組成BOOST升壓電路。其中電阻R1和電阻R3構(gòu)成

66、分壓電路，把輸出5Ｖ反饋給脈寬控制器，從而使在負(fù)載變化時(shí)，輸出保持不變；</p><p>　　圖12　移動(dòng)電源電池電壓到5V輸出升壓電路</p><p><b>　　結(jié) 論</b></p><p>　　太陽(yáng)能移動(dòng)電源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)為硬件電路設(shè)計(jì)，硬件電路設(shè)計(jì)屬于前期的主要工作，通過(guò)方案論證與可行性分析，</p><p>

67、;　　安裝完成后，接上太陽(yáng)能電池板，并將其放在陽(yáng)光下，空載時(shí)電路輸出電壓約為4.2V，通過(guò)樣機(jī)實(shí)驗(yàn)可以得到：對(duì)放電終了的手機(jī)鋰離子充電至飽和大約用時(shí)1.5-2小時(shí)，溫度在25-30℃，符合鋰離子充電的安全要求。從整體上來(lái)看，電路的控制精度高、體積小、重量輕，非常適合于制成一個(gè)便攜式充電器。</p><p>　　對(duì)于本設(shè)計(jì)，如果進(jìn)行進(jìn)一步的的研究，應(yīng)在以下幾個(gè)方面重點(diǎn)考慮：(1)考慮液晶顯示屏上是不是可以顯示更多的

68、功能，這樣可使顯示更加豐富人性化，但在總的造價(jià)有所增加；(2)電路設(shè)計(jì)中盡可能的使用較少的按鍵，使五個(gè)按鍵減為三個(gè)，這需要通過(guò)程序來(lái)實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　盡管該設(shè)計(jì)還存在諸如接口擴(kuò)展不方便等方面的問(wèn)題，但由于其既有節(jié)約能源，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，攜帶方便，使用靈活的特點(diǎn)，因此它必將會(huì)為長(zhǎng)期戶外工作者帶來(lái)方便。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p>

69、<p>　　[1] 蔣鴻飛,胡淑婷.綠色能源——太陽(yáng)能充電器.上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2007.</p><p>　　[2] 閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ).北京:高等教育出版社,2007. </p><p>　　[3] 路秋生.常用充電器電路與應(yīng)用.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004.</p><p>　　[4] 董文博,吳知非.數(shù)字化智能充電器的設(shè)

70、計(jì).電子技術(shù)應(yīng)用，2006.</p><p>　　[5] 張毅剛等.單片機(jī)原理及應(yīng)用.北京:高等教育出版社，2006.</p><p>　　[6] 劉超.基于單片機(jī)的智能手機(jī)電池充電系統(tǒng).長(zhǎng)春理工大學(xué)學(xué)報(bào)(高教版)，2007.</p><p>　　[7] 黎明,姬成周等.太陽(yáng)能電池參數(shù)的數(shù)值提取方法.北京師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),1999,6.</p>

71、<p>　　[8] 馮昌,徐進(jìn)明.超高亮度LED在太陽(yáng)能城市燈光系統(tǒng)中的應(yīng)用．武漢科技學(xué)院學(xué)報(bào)，2003 (16).</p><p>　　[9] 李金鋒,韓淑剛.快速充電器電路剖析.山東電子,2001.4:49-60.</p><p>　　[10] 姚素芬,趙建強(qiáng)等.太陽(yáng)能手機(jī)電池充電器設(shè)計(jì)研究.漳州師范學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2004,17(4):41-44.</p&

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73、源技術(shù)與應(yīng)用,2008,8:77-100.</p><p>　　[15] 董宏,張飄.通信用光伏與風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng).北京:人民郵電出版社,2008.</p><p>　　[16] 沈輝,曾祖勤.太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)—可再生能源叢書.化學(xué)工業(yè)出版社,2005.[17] 李建海.太陽(yáng)能的開(kāi)發(fā)與我國(guó)的可持續(xù)發(fā)展.蘭州教育學(xué)院學(xué)報(bào),2003(3). </p><p><

74、b>　　心得</b></p><p>　　經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的努力，在指導(dǎo)老師的幫助下，終于完成了基于太陽(yáng)能的移動(dòng)電源的設(shè)計(jì)和調(diào)試。從確定設(shè)計(jì)題目的那天開(kāi)始，指導(dǎo)老師就開(kāi)始不斷地給我提供幫助，從最初的方案確定，到元器件的選擇，電路的修改和調(diào)試，程序的編寫和修改，以及論文的制作等等，很多都是涉及到細(xì)節(jié)的問(wèn)題；正是由于指導(dǎo)老師無(wú) 私幫助，我才得以完成設(shè)計(jì)，指導(dǎo)老師自己也是很忙的，他帶有很多實(shí)驗(yàn)課，每次與指導(dǎo)

75、老師見(jiàn)面幾乎都是在實(shí)驗(yàn)室，可想而知指導(dǎo)老師對(duì)我的關(guān)心，在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的同時(shí)也是一個(gè)學(xué)習(xí)和成長(zhǎng)的過(guò)程， 雖然設(shè)計(jì)中很多東西都是指導(dǎo)老師以前做過(guò)的，但是指導(dǎo)老師幾乎每次都對(duì)我說(shuō)：“先自己慢慢做，有什么問(wèn)題再來(lái)問(wèn)我?！闭怯捎谥笇?dǎo)老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，才使我從最初接觸這個(gè)課題時(shí)的迷茫變?yōu)楝F(xiàn)在豁然開(kāi)朗，期間指導(dǎo)老師不斷提供的幫助和鼓勵(lì)是很重要的，特別要提及的是關(guān)于充電器的應(yīng)用問(wèn)題，要是沒(méi)有指導(dǎo)老師提供的指導(dǎo)和建議是根本不可能完成的。能順利完成這次畢

76、業(yè)設(shè)計(jì)及論文的寫作，我非常的欣慰。在此非常感謝我的 指導(dǎo)老師王利強(qiáng)老師，他給了我很大的鼓勵(lì)和幫助，讓我對(duì)論文的完成充滿了信心。在我查找資料和整理論文的過(guò)程中王老師給了我許多建設(shè)性的意見(jiàn)。再次表示感謝！</p><p>　　同時(shí)也要感謝我在遇到困難時(shí)能細(xì)心幫我檢查電路并耐心陪著我一起解決問(wèn)題的同學(xué)們，要是沒(méi)有他們，我想每當(dāng)我遇到問(wèn)題時(shí)，都一定無(wú)法從容面對(duì)，也無(wú)法這么順利的解決，從而得到這么成功的畢業(yè)設(shè)計(jì)作品，我想作

77、品最后調(diào)試的成功，不僅僅是對(duì)我的鼓勵(lì)，更多的是對(duì)你們的認(rèn)可。</p><p>　　但是因工作原因時(shí)間緊、任務(wù)重。同時(shí)由于自身專業(yè)知識(shí)資質(zhì)不足，資料搜集不夠全面，最終綜合分析研究不足，相關(guān)測(cè)試、分析資料不全，難免有錯(cuò)漏之處和認(rèn)識(shí)上的膚淺。敬請(qǐng)答辯組專家老師的批評(píng)和指正！</p><p>　　附錄A:硬件電路圖件電路圖</p><p>　　附錄B:PCB原理圖</