基于单片机的太阳能充电器的设计毕业设计

序来实现，使硬件电路变得简单，节省资源，提高系统性价比。

3 基于单片机的太阳能充电器系统的硬件设计

3.1太阳能电池板的选用

硅太阳能电池分为单晶硅太阳能电池、多晶硅薄膜太阳能电池和非晶硅薄膜太阳能电池三种。单晶硅太阳能电池转换效率最高，技术也最为成熟。在实验室里最高的转换效率为24.7%，规模生产时的效率为15%。多晶硅薄膜太阳能电池与单晶硅比较，成本低廉，而效率高于非晶硅薄膜电池，其实验室最高转换效率为18%,工业规模生产的转换效率为10%。非晶硅薄膜太阳能电池成本低重量轻，转换效率较高，便于大规模生产，有极大的潜力。但受制于其材料引发的光电效率衰退效应，稳定性不高，直接影响了它的实际应用。

硅太阳能电池片常用的为单晶125大倒角，其尺寸为125mm*125mm，对角线150mm，功率Pmax2.60W，工作电压Vm0.523V，工作电流Im4.934A，开路电压Voc0.629V，短路电流Isc5.285A。太阳能电池可根据电压大小需要，由不同数量的太阳能电池片组成，其转换效率受光照、温度、太阳电池晶体类型及制造工艺等影响，2010年中国平均效率为17.2%。常见的太阳能电池电压有3V、6V、9V、12V、18V、32V、48V等，更大的用于太阳能电厂发电项目。

太阳能电池板是太阳能供电系统工作的基础，是该充电器的首要部分，其功能是将太阳光的辐射能量转化为电能，如今的便携式数码设备种类较多，所需电压电流不等，对于输入功率较大的设备，必须采用面积较大的电池板，而这又给携带带来不便。因此该设计采用模块式组合，根据不同充电负载的需要，将太阳能板进行组合以达到具有一定要求的输出功率和输出电压的一组光伏电池。本文以手机、MP3等常用小功率用电设备为例，说明其太阳能充电器的设计过程。所选用的太阳能电池板技术参数指标如下： 尺寸95mm×95mm，额定输出电压5.5V，电流140~180mA，标称功率1W，用两片该电池板串联可以得到11V电压，可以作为LM7805的输入。

3.2 LM7805稳压电路

由于太阳能电池板电压会随太阳光强度变化而波动，太阳光强时太阳能电池板电压会偏高一些，太阳光强度弱时，太阳能电池板输出电压会偏低，为了从太阳能电池板输出得到稳定电压，本设计采用稳压管LM7805，LM7805输出口可以输出稳定的5V电压，保持输出电压的稳定。LM7805的典型应用电路如下图3.1所示。

图3.1 LM7805稳压电路

图中C4、C7的作用是消除输入连线较长时其电感效应引起的自激振荡，减小纹波电压，；在输出端接电容C5、C6是用于消除电路高频噪声，改善负载的瞬态响应。一般电容的耐压应高于电源的输入电压和输出电压。另外，为避免输入端断开时C6从稳压器输出端向稳压器放电，造成稳压器的损坏，在稳压器的输入端和输出端之间跨接一个二极管，对LM7805起保护作用。

LM7805输入电压为8V到36V，最大工作电流1.5A，具有输入电压范围宽，工作电流大，输出精度高且工作及其稳定，外围电路简单等特点，太阳能电池电压即使有较大的波动，也能稳定的输出5V电压，从而是单片机等控制电路正常工作，且成本低。

3.3 充电主电路的设计

充电主电路如下图3.2所示，充电主电路采用DC/DC变换电路。

图3.2电池充电电路

DC/DC变换是将固定的直流电压变换成可变的直流电压，也称为直流斩波。斩波器的工作方式有两种，一是脉宽调制方式Ts不变，改变ton(通用)，二是频率调制（1）Buck电路——降压斩波器，其输出平均电压U0小于输入电压Ui，极性相同。主电路核心由三极管去、电感L1及续流二极管D1构成的典型的BUCK降压DC/DC变换电路；图中Q2的作用是放大PWM信号，驱动开关管Q1。

3.4 信号采集处理电路

实时检测电池电压和充电电流是保证锂电池安全充电的前提，电流取样处理电路如图3.3所示