类型：课程设计
名称：太阳能充电宝设计关键词：太阳能；充电宝；光伏发电；控制电路
第一章绪论
地球上所有能利用的能量基本都来自太阳能，辐射到地球的太阳能被大气和地球表面吸收转换成热能，保持大气温度的同时，通过各种各样的气象活动，保持着生态活动和循环。
如今，随着太阳能电池制造工艺的成熟化、高效化，光伏组件的成本将持续降低。与高成本的化石燃料污染和全球温室效应相比，太阳能越来越受到人们的欢迎，不仅使用范围更广，而且更经济。
1.1太阳能充电宝的现状
无论是现在还是将来，太阳能都拥有广阔的市场前景。潜力无限的太阳能是一种清洁、高校而且可持续的可再生能源。同时，使用太阳能充电宝也成为大趋势。如果使用太阳能充电宝为你的出差或者旅行提供保障，就不再为找不到应急充电站二发愁，及时提供并满足电子产品的用电需求。另外太阳能石环保的选择，如果使用太阳能，将会为子孙后代留下一个更环保的美好世界。
随着旅游业的发展和电子产品的不断更新换代，外出旅行的人逐年攀升，对充电宝的需求量冶大幅度提高，太阳能充电宝的研究与应用，将越来越受到重视，也是最迫切的研究课题之一。太阳能充电宝作为电子产品的辅助设备，具有性价比较高、绿色环保、安全可靠、质量稳定、使用寿命长等特点，可广泛应用于出差、旅游、长途乘车以及应急电源。但太阳能充电宝目前处于探索与试应用阶段，还有很长的路要走。
目前，太阳能充电宝约占整个充电市场的份额不足0.1%，降低太阳能充电宝的设计与制造成本、提高转化效率是解决目前市场暗淡的重要途径之一。为实现这一目标，业界已研究开发出多款太阳能充电宝，并取得了一定的成效。但是，距离人们期望的使用要求还较远，开发和应用更高效、可靠、安全、耐用的新型太阳能充电宝势在必行。
太阳能移动电源的主要介质：太阳能手机充电器的电池一般为锂电池，最好的应该是锂聚合物电池，安全、高性能。太阳能移动电源的工作原理：太阳能手机充电器的原理的将太阳能的能量转换为电能存储在太阳能手机充电器的内置电池里，在需要对手机充电时，太阳能手机充电器里的蓄电池将电能输出对手机充电。太阳能移动电源产品概述：太阳能充电器是一种新型高科技太阳能系列产品,拥有智能调节功能,可以调节不同的输出电压及电流。可以对不同的充电产品充电，调节电压从3.7 -6V范围内。太阳能移动电源功能参数：太阳能电池板规格：5.5V/70mA1、高容量可充电电池：1300MAH2、输出电压：电压为5.5V3、输出电流：300－550mA；4、充电器给手机充电时间：约120分钟（不同品牌和型号的手机有少许
差别）； 5、太阳能给充电器内置电池充电时间：10～15小时；6、用电脑或交流适配器给充电器内置电池充电时间：5小时。
1.2太阳能充电宝的发展趋势
我国每年的外出旅游人越来越多，每到黄金周各个景区人满为患，人们越来越不满足于现有的人文及特色景区，喜欢跋山涉水把目光投向更远的地方。其次每年春运从沿海返乡回家过年的打工者超过30亿人次，长途乘车的需求者也越来越多，在此过程中，电子产品的自然待机与使用已无法满足人们需求，充电宝作为新生的辅助设备油然诞生，作为移动电源之一，太阳能充电宝能否挑起重担，这不仅仅是工作者所关注的焦点，也是社会需求者思考和关注的焦点。
太阳能电池本质上是一个光电转换系统，专业领域称为“硅晶片光伏组件”。其工作原理是将光能转变为电能，然后储存在蓄电池中，再由控制电路进行控制输出。
太阳能的优点已被越来越多的人所接收。作为太阳能应用的系列产品之一，太阳能充电宝一直是各方研究和关注的焦点。行业技术人员与企业先锋，在诸多方面取得了突破性进展，为太阳能充电宝最终走向每个人的旅行包打下了坚实基础。太阳能充电宝在未来几年将会普及，成为未来充电宝行业的新趋势。太阳能移动电源购买向导：太阳能手机充电器的好坏的关键在于三点：其一，使用效率。使用效率囊括了两个方面：太阳能板的转化效率以及二次转化效率。太阳能板的转化效率，顾名思义是指光能转化成电能的效率；而二次转化效率是指光能在转化成电能后，储存在蓄电池上的效率。其二，蓄电池质量以及容量。蓄电池的容量一般为你的手机电池的1.2倍。太阳能内置锂电池放电到手机等数码产品，能量转换过程中会有能量损耗，转换率一般为80%-90%，电池这样太阳能发的电才够你的手机用，这样大的电池才能把你的手机电池充满。而蓄电池的质量也关乎到太阳能充电器的使用寿命。其三，控制电路和保护电路。市场上现在的太阳能手机充电器产品很复杂，它里面的保护电路及控制电路可能简单设计，或在兼容性差，容易充坏手机或减短手机及电池的使用寿命。所以控制电路和保护电路的设计都十分重要。太阳能移动电源充电器——户外运动的好帮手太阳能移动电源的尺寸还是比较小的，它仅仅占iPhone4S的四分之三大小，用户携带起来非常方便。
1.3太阳能充电宝与传统充电宝相比较
太阳能充电宝：采用高效单晶硅太阳能电池配套组件，采用18650性能稳定的锂电池贮存电能，并采用先进的充放电保护和控制电路进行匹配，具有性能可靠、转化效率高、利用免费资源、无需附加设备如变压器等，采用直接直流稳压供电，自动控制、安全可靠、节能、
经济、环保，实用、寿命长、无需外接电源可直接补充电能等，是未来户外移动电源的发展趋势。其次，太阳能充电宝在整个环节中均处于弱电环境，若因极少数不良品流入终端客户，产生破坏性损害也不会产生较大伤害，安全性能高。最后，太阳能充电宝属于太阳能应用系统中的产品之一，国家及地方政府团体，以及社会关注度和认同度远高于传统充电宝，有更多的技术人员和企业加入到太阳能充电宝的开发和探索中去。
传统充电宝：起步与太阳能充电宝没有明显优势，目前产业发展才刚刚起步，各种体制不健全，无固定的行业标准。由于市场的需求过大，为满足市场设计过于简单或拼装，导致各种乱象重生，经常出现爆炸、电量不足、使用寿命短等各种缺陷。其次传统充电宝蓄电池容量有限，无法反复多次对电子产品进行电能补充，当电量耗尽时需要外接电源进行充电，使用具有局限性。最后，传统充电宝的电能来源于外接电源时增加能耗，与太阳能充电宝相比，进行二次转化时损耗明显增大，不利于节能环保。具体见表 1-1 传统充电宝与太阳能充电宝对比。
表1.1传统充电宝与太阳能充电宝对比
太阳能移动电源特点：
1、节能、环保、安全、方便、寿命长、适用广。
2、太阳能移动电源采用太阳光能，无需市电，无后期运行费用，节约用电，是国家大力推广使用的绿色环保节能能源。
3、太阳能移动电源可任意安装，不受位置限制，安装使用简单，哪里有阳光哪里就有电。
4、太阳能移动电源科技含量高，技术先进，故障率低，基本免维护，维修量极少。
5、太阳能移动电源操作简单，只要轻轻一按就有电源输出。
太阳能移动电源充电器——户外运动的好帮手太阳能移动电源拥有多中插头，市面上电子设备常用的插口它都能满足，所以它可以为用户的绝大多数设备充电，而且还不用担心移动电源的电量会不够用。太阳能移动电源使用注意事项：
1.请尽量将产品的存储的温度保持在15℃至25℃之间。
2.如果将产品在过热或过冷的环境使用即使产品本身有电量剩余，也可能暂时无法操作。
3.切勿将产品丢入火中，因其可能发生爆炸。
4. 请不要将产品接触液体或遭受强力撞击。
5. 不要摔落、敲打、拆解设备或者自行维修。
6. 请依据当地的法例规定处理废弃的电子产品。太阳能移动电源充电器——户外运动的好帮手太阳能移动电源前景：随着全球气候变暖、能源危机、环境污染、环保问题等等一系列问题都与化石燃料带有关。人们将目光投向了清洁能源，其中以太阳能、水力发电、风力发电、生物能(沼气)、海潮能、核能等。与我们日常生活息息相关的能源又于太阳能为主。
同时全球经济的快速发展，人们生活水平的不断提高，随身携带式的电子产品也越来越多，如手机、数码相机、摄像机、便携式DVD、PDA、MP3、MP4、GPS、保暖设备、医疗保健设备等等。它们都要用到移动电源电池，但这些设备的随机电池都会因为电池容量低而显得不能满足设备的正常使用时间。于是出现了移动电源。然而传统的移动电源不能解决能源问题，于是太阳能移动电源应运而生，不仅恰好弥补了传统电源得不能节能环保性能，还集便携性和于一身。
第二章太阳能充电宝工作与设计原理
2.1 太阳能充电宝工作原理
太阳能光伏发电是依靠太阳能电池组件，利用半导体材料的电子学特性，当太阳光照射在半导体 PN 结上，由于 P-N 结势垒区产生了较强的内建静电场，因而产生在势垒区中的非平衡电子和空穴或产生在势垒区外但扩散进势垒区的非平衡电子和空穴，在内建静电场的作用下，各自向相反方向运动，离开势垒区，结果使 P 区电势升高，N 区电势降低，从而在外电路中产生电压和电流，将光能转化成电能。通过控制电路将电能转化为化学能储存在蓄电池中，在电子产品需补充电的时候的时候，蓄电池通过控制电路供电力输出。
2.2 太阳能充电宝设计原理
太阳能光伏发电系统的基本原理相同，因而太阳能充电宝的设计思路也可依据一般的太阳能发电系统，先确定太阳电池组件的功率，然后计算蓄电池的容量。但太阳能充电宝又有其特殊性，需要确保系统工作的稳定与可靠，所以在设计时需要特别注意。
太阳能充电宝设计思路从手机锂离子恒流恒压充电控制出发，同时配备锂离子蓄电池，当户外无 220V 交流电时，采用太阳能对蓄电池进行充电，当手机或其他电子产品需要用电时，可直接从充电宝输出。
太阳能充电宝有光伏电池模块、输入端控制模块、蓄电池模块、输出端控制模块和辅助模块五部分组成，以确保太阳能的收集、储存、控制、保护、输出，满足充电宝之功用。
如图下所示，由太阳能输入的电压分为两部分使用，一部分经过单片机供电电路，将电压降至5V，从而驱动单片机，使其工作，通过单片机的程序控制显示电路的显示；另一部分电压通过DC/DC降压模块将电压降低，供外界用电器充电使用，同时将DC/DC降压模块的输出电压传送给ADC0809芯片，完成数模转换的功能，再将转换成的数字信号传递给单片机，通过单片机的控制，利用继电器实现光电耦合，将单片机和外围电路隔离，同时利用单片机内的程序控制显示屏，将输出电压和电流显示出来。
图2.1 设计框架图