多功能充电器

扬州高等职业技术学校学生毕业设计（论文）题目：多功能充电器的设计构成系部：电子工程系专业：光电子学号：123209109班级：G12102姓名：倪安祥指导教师：王卫平多功能充电器的设计构成摘要：随着石油、煤炭等常规化能源供应的日益紧张以及其给社会带来的各种环境危机与经济压力日益加重，我们要开发绿色能源，以减轻高价常规能源给社会带来的经济负担及环境压力。在绿色能源中,太阳能资源取之不尽、清洁安全,是最理想的一种绿色能源。利用太阳能光电转换特性设计出的多功能充电器,可以解决当下社会的各种环境压力与经济压力。多功能充电器主要通过太阳电池板将太阳能转化为电能,经过升压、稳压处理后,由充电电路为负载充电。关键词：太阳能；太阳能电池板；锂电池；BAU72集成升压电路；W7800，LT3652目录第一章绪论.........................................错误!未定义书签。1.1课题背景及研究意义...........................错误!未定义书签。1.2课题的设计目的................................................11.3课题的主要工作................................................1第二章系统概述......................................................22.1系统设计原理..................................................22.2系统组成......................................................22.3本章小结......................................................2第三章系统硬件设计及器件介绍........................................33.1太阳能电池板的介绍............................................33.2锂电池........................................................43.3.BAU72集成升压电路............................................53.4W7800.........................................................53.5LT3652........................................................63.6本章小结......................................................7第四章电路设计......................................................74.1升压电路......................................................74.2稳压电路......................................................84.3充电电路......................................................94.4LCD显示模块.................................................104.5本章小结.....................................................13第五章系统调试测试数据.............................................14结论..............................................................15致谢................................................................16参考文献............................................................171第一章绪论1.1课题背景及研究意义随着常规化石能源供应日趋紧张的石油、煤等常规能源价格不断攀升，国际油价更达到历史高位，造成能源供应形势愈加严峻，所以要开发并采用清洁无污染的绿色能源。在绿色能源中,太阳能资源取之不尽、清洁安全,是最理想的可再生能源。利用太阳能光电转换特性,设计多功能充电器,满足日常生活和户外的充电需求。1.2课题的设计目的巩固和应用所学的电路知识，并掌握一般电路的设计方法，巩固单片机，锻炼自己动手能力。在整个过程中培养自己发现问题，分析问题，并解决问题的能力，达到学以自用的目的。培养针对课题需要，选择和查阅有关手册、图表及文献资料的自学能力，提高组成系统、编程、调试的动手能力。1.3课题的主要工作设计一个多功能充电器，可实现的功能：可以利用太阳能给蓄电池充电、输出端可以提供多档输出电压。2第二章系统概述2.1系统设计原理利用太阳能板把太阳能转化为电能存储在蓄电池中，然后对所需要充电的的设备充电，在户外工作的时候可以提供所必要的照明。2.2系统组成系统框图是由太阳能电池板、蓄电池、需充电设备、日常照明组成，如下图2-1所示图2-1太阳能：利用太阳能电池板把太阳能转化为电能然后存储在蓄电池中。蓄电池：所用的蓄电池是用锂电池来存储电能。需要充电的设备和日常照明通过充电电路通过蓄电池充电。2.3本章小结本章简述了多功能充电器的设计思路，设计方案的阐述，以及系统的组成、设计原理，并通过框图形式更直观、更形象地描述了系统的整体组成。3第三章系统硬件设计及器件介绍3.1太阳能电池板的介绍太阳能电池板是通过吸收太阳光，将太阳辐射能通过光电效应或者光化学效应直接或间接转换成电能的装置，相对于普通电池和可循环充电电池来说，太阳能电池属于更节能环保的绿色产品。太阳能电池板有大致可以分为八个部分组成：钢化玻璃其作用为保护发电主体（如电池片），透光其选用是有要求的，1.透光率必须高（一般91%以上）；2.超白钢化处理EVA主要是用来粘结固定钢化玻璃和发电主体，透明EVA材质的优劣直接影响到组件的寿命，EVA暴露在空气中易老化发黄，影响组件的透光率。电池片主要作用就是发电，发电主体市场上主流的是晶体硅太阳电池片、薄膜太阳能电池片，两者各有优劣。晶体硅太阳能电池片,设备成本相对较低，但消耗及电池片成本很高，但光电转换效率也高，在室外阳光下发电比较适宜；薄膜太阳能电池，相对设备成本较高，但消耗和电池成本很低，但光电转化效率相对晶体硅电池片一半多点，但弱光效应非常好，在普通灯光下也能发电，如计算器上的太阳能电池。EVA最主要的作用就是粘结封装发电主体和背板太阳能背板的作用主要是对太阳能板子起到保护作用，密封、绝缘和防水的作用。铝合金保护层压件，对于太阳能板子能起一定的密封、支撑作用接线盒保护整个发电体系，相当于电流中转站的效果，假如组件短4路接线盒断开短路电池串，避免烧坏整个系统。接线盒中最关键的是二极管的选用，根据组件内电池片的类型不同，对应的二极管也不相同硅胶是起到密封作用，用来密封组件与铝合金边框、组件与接线盒交界处。有些公司使用双面胶条、泡棉来替代硅胶，国内普遍使用硅胶，工艺简单，方便，易操作，而且成本很低目前太阳电池主要分为单晶硅、多晶硅和非晶硅太阳电池。其中单晶硅太阳电池板的光电转换率为15%一20%以上,最高可达24%;使用寿命一般为巧年左右,最高可达25年。多晶硅太阳电池板的转化率约为12%左右,非晶硅约为10%左右。在能量转换效率和使用寿命等综合性能方面,单晶硅、多晶硅太阳电池优于非晶硅太阳电池川,故本系统的太阳电池板采用单晶硅太阳电池。3.2锂电池“锂电池”，是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。1912年锂金属电池最早由GilbertN.Lewis提出并研究。20世纪70年代时，M.S.Whittingham提出并开始研究锂离子电池。由于锂金属的化学特性非常活泼，使得锂金属的加工、保存、使用，对环境要求非常高。所以，锂电池长期没有得到应用。随着科学技术的发展，现在锂电池已经成为了主流。锂电池大致可分为两类：锂金属电池和锂离子电池。锂离子电池不含有金属态的锂，并且是可以充电的。可充电电池的第五代产品锂金属电池在1996年诞生，其安全性、比容量、自放电率和性能价格比均优于5锂离子电池。由于其自身的高技术要求限制，现在只有少数几个国家的公司在生产这种锂金属电池。3.3.BAU72集成升压电路BAU72是电压型PFM控制模式的DC一DC转换元件,内部包含了输出电压反馈和修正网络、启动电路、震荡电路、参考电压电路、PEM控制电路、过流保护电路以及功率管。PFM控制电路是核心,按照输人电压信号、负载信号和电流信号来控制功率管的开关状况,从而可以实现电路恒压输出。在PFM控制系统中,震荡电路供给基准震荡频率和一定的脉宽,标准电压电路供给的参考电平,按照输入-输出电压的比例和负载环境,经由过程消脉冲来调理在单元时候内功率管导通时候,以实现输出电压的稳定。因为采用内部修正技术,保证输出电压精度在士2%,同时由于参考电压经过精心的温度补偿设计考虑,使得芯片输出电压的温度漂移系数小于100ppm/℃。高增益的误差放大器使在不同的输入电压和不同负载电流情况下，有着稳定的输出电压。3.4W7800W7800系列三端集成稳压器具使用方便、稳压效果优秀,但是W7800只有几个固定的稳压值并且不能调节,使其应用的时候具有局限性。当稳压值与电路所需要的电压不符合时,将三端集成稳压器7800的公共接地端3浮空,并且加之一个由三极管提供的垫高电压.输出端电压us一(Uxx+UB。)(l+Rw/R).Uxx为7800的2、3两端之间的基准电压,如W78126的Uxx一12V,使可调电阻Rw值发生变化便可改变输出电压U、一的大小。加入B(二后,使78xx芯片的工作电流除很小的I。外,不再流入Rw,大大减小了因工作电流波动对输出电压的。3.5LT3652LT3652是一种由多种化学物质组分的电池,是一种中等功率的单片降压式充电管理芯片,使用了平均电流模式降压式的拓扑的构造.特别的输入电压调节环路可以由电阻分压器来设定最低输入电压。LT3652可设置最大充电电流高达2A,其内部恒定频率为1MHZ的高频开关,可提高充电效率.芯片具有从4.95-32V宽输入电压范围,其浮充电压可由电阻分压器方便设置,最高可达14.4V,满足绝大多数充电电池的充电需求。在电池充电的时候，当芯片检测到电池电压的低于0.7倍的浮充电压，充电器便会进入预置充电模式。提供两种充电终止模式供选择：,C/10模式和TIMER模式.C/10表示实际充电电流为最大充电电流的十分之一.在此模式下,当充电电流低于Imax的十分之一时，充电器就会停止充电，利用TIMER模式的话,充电器可以以低于C/10的电流为电池充电,当一个充电周期结束时,若电池充满，那么充电器停止充电,否则将会重新开始新的充电周期,直至电池充满,电池充满的标识为电池电压达到浮充电压的97.5%以上，在TIMER模式下,充电器支持坏电池检测功能,当充电器停留在预置模式的时间超过,FAULT引脚电平被拉低。73.6本章小结本章重点介绍了设计中所用到的芯片，包括集成芯片BAU72、W7200稳压芯片、太阳能电池板、阀控密封铅酸蓄电池。通过本章的学习加深了对各种元器件的工作原理并加强了自己查阅资料和实际动手能力。第四章电路设计4.1升压电路本课题主要是以是BAU72集成升压芯片为核心,芯片外围电相对简单,只是需要电感、输出电容和肖特基二