CN201750187U

CN201750187U - 一种太阳能充电装置

Info

Publication number: CN201750187U
Application number: CN2010202919304U
Authority: CN
Inventors: 陈雄辉; 项亮日; 王振; 陈龙; 陈卉汝
Original assignee: Qingdao University of Technology
Current assignee: Qingdao University of Technology
Priority date: 2010-08-07
Filing date: 2010-08-07
Publication date: 2011-02-16
Anticipated expiration: 2020-08-07

Abstract

本实用新型属于利用太阳能实现充电技术领域，涉及一种利用太阳能源经光电转换实现充电功效的多功能式太阳能充电装置，包括系统电路单元和充电单元，其中系统电路单元的太阳能电池板采用四或六块尺寸为120mm×45mm的硅板串并联组合；太阳能电池板镶嵌在太阳能多功能充电器的表面上，吸收太阳光转化为电能并储存在蓄电池中，或经过相关电路进行电能传输，为整个充电装置提供电压；太阳能电池板用充电控制电路将太阳能电池板输出的直流电压变换后供给电池充电，通过稳压电路为负载电池充电，利用系统内部的蓄电池并通过电路为后续设备充电，其结构简单，原理可靠，充电功能多，太阳能利用率高，适应于多种用电设备的共性充电，环境友好。

Description

一种太阳能充电装置

技术领域：

本实用新型属于利用太阳能实现充电技术领域，涉及一种利用太阳能源经光电转换实现充电功效的多功能式太阳能充电装置。

背景技术：

随着人类社会的进步和科技的发展，在人们生活水平稳步提高的同时，与生活息息相关的能源问题也越来越受到重视。近年来，太阳能充电器开始引起人们的关注，现有的普通太阳能充电器虽然满足了一些需求，但由于其成本过高，功能单一等缺点，导致产品不能得到更多范围的应用。现有的太阳能充电器在日常使用中还具有另一些不足，如普通太阳能充电器依赖于太阳光才能对手机进行充电，在阴天时用户无法给手机充电；在市场普及方面由于普通太阳能充电器价格昂贵，难以在大学校园里普及，影响学生们对普通太阳能充电器的主观认识；另外，普通太阳能充电器只能针对大部分手机进行充电，不能满足对其他电子设备进行充电的需求。鉴于普通太阳能充电器的缺陷，通过对普通太阳能充电器的创新，增加其使用功能的多样性和储能的特性，以满足商务白领、旅游一族和大学生等不同层次的用户的需求。此外，通过对普通太阳能充电器的改进，增设蓄电池功能，当太阳能硅板接受到太阳光后直接对设备进行充电，或将光能转化为电能储存在蓄电池中，从而实现储能特性，实现在阴天环境下完成充电功效的设计。另外，对电路进行改造，可实现多功能使用，针对手机、笔记本以及MP3、MP4等电子设备进行充电，在满足商旅人士、大学生等对象需求的前提下，实现成本低、使用方便快捷、功能多样性等优势功能，从而使得太阳能多功能充电器具有更广阔的前景；所以探讨和设计一种多功能全天候利用太阳能实现充电功效的电子设备是业内科技人员正在研究和开发的新课题。

发明内容：

本实用新型的发明目的在于克服现有太阳能式充电设备和技术中存在的缺点，寻求设计一种可以实现全天候充电功能的多功能式太阳能充电装置。

为了实现上述目的，本实用新型包括系统电路单元和充电单元，其中系统电路单元的太阳能电池板采用四或六块尺寸为120mm×45mm的硅板串并联组合；太阳能电池板镶嵌在太阳能多功能充电器的表面上，吸收太阳光转化为电能并储存在蓄电池中，或经过相关电路进行电能传输，为整个充电装置提供电压；太阳能电池板用充电控制电路将太阳能电池板输出的直流电压变换后供给电池充电，通过稳压电路为负载电池充电，利用系统内部的蓄电池并通过电路为后续设备充电。

本实用新型的主体结构包括太阳能电池板、蓄电池、稳压电路、开关、升压电路、USB接口、笔记本充电单元、锂电池充电单元和负载设备，其中负载设备包括手机、MP3、MP4、微型电脑等；升压电路的电压U一端连接地线；电压U另一端连接电阻R1的一端后与三极管Q的发射极连接再与电阻R3一端连接，三极管Q的基极和电阻R3另一端并联后串联到电阻R4一端，电阻R4另一端连接到锂电池充电芯片CHK0501的引脚1处；三极管Q集电极与电感L一端和二极管D3负极连接，二极管D3正极与电容器C2负极连接，电感L和二极管D3、电容器C2并联，电感L一端和电容器C2正极连接到电阻R9一端，电阻R9另一端串联到电阻R8一端，电阻R8另一端连接到芯片CHK0501的8号引脚处；电阻R1一端和电阻R2一端连接后接到芯片CHK0501的3号引脚处；电阻R1一端连接二极管D4正极和电容器C1一端，电容器C1和二极管D4并联连接后与电阻R6一端交汇再连接到芯片CHK0501的2号引脚处；电阻R2一端与电阻R5一端连接，电阻R5另一端与电阻R6一端连接，在电阻R5另一端及电阻R6另一端中有一交汇点连接二极管D1正极和二极管D2负极，D1和D2并联交会后连接到芯片CHK0501的4号引脚处；电阻R2一端导出引线连接到芯片CHK0501的6号引脚处，连接中与电阻R10一端交汇；电阻R10另一端分成两条支路，一条连接到芯片CHK0501的7号引脚处，连接中与电阻R7一端交汇；电阻R10另一条支路与电阻R11一端连接并经R11连接到芯片CHK0501的5号引脚处。

本实用新型的稳压电路的设计以三端集成稳压器W7805为核心形成串联稳压电路，包括启动电路、取样电路、比较放大电路、基准环节、调整环节和过流保护环节、过热和过压保护电路，其稳压性能优于分立元件的串联型稳压电路，三端集成稳压器设置的启动电路在稳压电源启动后处于正常状态时，启动电路与稳压电源内部其他电路脱离联系，输入电压变化不直接影响基准电路和恒流源电路，保持输出电压的稳定；稳压电路中电容器Ci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，取值范围在0.1μF～1μF之间；输出端电容Co用于消除电路高频噪声，改善负载的瞬态响应，取值0.1μF；电容的耐压应高于电源的输入电压和输出电压，为避免输入端断开时Co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D对芯片W7805起保护作用；稳压电路中的Ui输入端、电容器Ci的一端与二极管D的负极并接后与芯片W7805输入端并接，二极管D正极、芯片W7805输出端与电容器Co并联后接输出电压Uo，电压Ui地端、电容器Ci地端、芯片W7805地端、电容Co和电压Uo地端并联连接形成公共接地端。

本实用新型的锂电池充电单元包括电池充电控制电路和电池电量检测控制电路两部分，充电控制电路控制前述升压或稳压电路向锂电池进行充电；电池电量检测电路检测充电电量的多少，当电池充满电时，充满指示灯亮，逻辑电路控制充电电路断开，停止充电；锂电池的充电过程分两阶段进行，第一阶段为恒流充电，充电电流约为198mA，当充电电压达到4.2V+0.05V时转入第二阶段，即4.2V±0.05V的恒压充电方式，恒压充电电流随着时间的推移逐渐降低，待充电电流降到0.1mA时，表明电池已充到额定容量的93％～95％为准充满，如果继续充电电流会慢慢降低到零，电池完全充满；充电过程中，充电指示灯亮；充满时，充饱指示灯亮，充电指示灯灭。

本实用新型与现有技术相比，其结构简单，原理可靠，充电功能多，太阳能利用率高，适应于多种用电设备的共性充电，环境友好。

附图说明：

图1为本实用新型的整机结构原理示意框图。

图2为本实用新型的升压电路单元的结构原理示意图。

图3为本实用新型的稳压电路单元的结构原理示意图。

具体实施方式：

下面通过实施例并结合附图做进一步说明。

实施例：

本实施例的主体结构包括太阳能电池板1、蓄电池2、稳压电路3、开关4、升压电路5、USB接口6、笔记本充电单元8、锂电池充电单元9和负载设备7，其中负载设备7包括手机、MP3、MP4、微型电脑等；各元器件电原理性连通并按图2和图3连接电路，其中各元件选择为：太阳能电池板1为120mm×45mm，峰值电压12V，峰值电流100mA，标称功率0.6W的硅板；蓄电池2为电压为6V的蓄电池，可根据充电器不同充电电压改变型号；升压电路5的锂电池充电芯片CHK0501为市售，经电路升压后可满足笔记本充电电压需求；稳压电路3的三端集成稳压器W7805为市售；电压U为电压输入端10V-16V，与太阳能电池板端口电压端连接；二极管D1、D2为充电状态指示发光二极管LED，选通用器件；二极管D3为反向抑制二极管，型号为2CW，作用是将输出充电电流中的反向脉动过滤掉；D4为稳压二极管，型号：2DW5，功率0.5W，稳压电压5V；Q为金属封装PNP型开关电源三极管，型号3CK121；L为带磁芯的自感线圈，自感量10mH；C1为滤波电容，形式是直立电解电容，参数是220uF 25V；C2为蓄流电容，形式是直立电解电容，参数是100uF 25V；R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11均为普通电阻器，数值如表1所示；W7805为三端集成稳压器芯片，内部包含限流电路、过热保护电路防止过载，具有较高的稳定度和可靠性；二极管D防止反向干扰回流到电路中，对电路进行保护，型号为1N4004；Ui为输入电压10V-16V；Uo为输出电压5V，直接给手机、MP3、MPR等电子产品的USB接口充电；电容器Ci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，取值为0.43μF；电容器Co用于消除电路高频噪声，改善负载的瞬态响应，取值为0.1μF。

表1：电路中各电阻值及参数

Claims

1.一种太阳能充电装置，主体结构包括太阳能电池板、蓄电池、稳压电路、开关、升压电路、USB接口、笔记本充电单元、锂电池充电单元和负载设备，其特征在于升压电路的电压U一端连接地线；电压U另一端连接电阻R1一端后与三极管Q的发射极连接再与电阻R3一端连接，三极管Q的基极和电阻R3另一端并联后串联到电阻R4一端，电阻R4另一端连接到锂电池充电芯片CHK0501的引脚1处；三极管Q集电极与电感L一端和二极管D3负极连接，二极管D3正极与电容器C2负极连接，电感L和二极管D3、电容器C2并联，电感L一端和电容器C2正极连接到电阻R9一端，电阻R9另一端串联到电阻R8一端，电阻R8另一端连接到芯片CHK0501的8号引脚处；电阻R1一端和电阻R2一端连接后接到芯片CHK0501的3号引脚处；电阻R1一端连接二极管D4正极和电容器C1一端，电容器C1和二极管D4并联连接后与电阻R6一端交汇再连接到芯片CHK0501的2号引脚处；电阻R2一端与电阻R5一端连接，电阻R5另一端与电阻R6一端连接，在电阻R5另一端及电阻R6另一端中有一交汇点连接二极管D1正极和二极管D2负极，D1和D2并联交会后连接到芯片CHK0501的4号引脚处；电阻R2一端导出引线连接到芯片CHK0501的6号引脚处，连接中与电阻R10一端交汇；电阻R10另一端分成两条支路，一条连接到芯片CHK0501的7号引脚处，连接中与电阻R7一端交汇；电阻R10另一条支路与电阻R11一端连接并经R11连接到芯片CHK0501的5号引脚处；稳压电路中的Ui输入端、电容器Ci的一端与二极管D的负极并接后与芯片W7805输入端并接，二极管D正极、芯片W7805输出端与电容器Co并联后接输出电压Uo，电压Ui地端、电容器Ci地端、芯片W7805地端、电容Co和电压Uo地端并联连接形成公共接地端。