毕业论文 太阳能充电器

IV
正文 第一章 1.1 设计背景介绍 环境保护问题和能源危机一直是人们十分关注热点问题， 太阳能对环境无害， 并取之不尽，有着很好的潜力来解决这些问题。 为了人类的可持续发展 ,可再生能源的比例应当逐步提高，德国全球变化咨 询委员提出， 可再生能源的比例应当在从 2020 年达到 20 %， 到 2050 年应达到 50 %。在所有的可再生能源中,太阳能的可开发潜力最好。某研究机构曾做出这 样的假设：在地球上 4%的沙漠安装太阳能光伏发电系统, 人类的能源危机将不 复存在。 2001 之后的十年的太阳能电池的发展速度可谓惊人， 其年产量变化如图 1-1 所示。 绪论
第二章 太阳能电池 .............................................................................................................. 4 2.1 太阳能电池的工作原理........................................ 4 2.2 太阳能电池简化模型及特征.................................... 6 第三章 电路设计 .................................................................................................................. 8 3.1 太阳能充电系统简介 .......................................... 8 3.2.1 BUCK 回路及集成芯片 LM2596 介绍 ....................... 9 3.2.2 PWM 控制方法介绍 ...................................... 11 3.2.3 滤波稳压电路板制作 ..................................... 11 3.3 充电管理电路 ............................................... 12 3.3.1 充电管理电路原理 ....................................... 12 3.3.2 充电管理电路板制作 ..................................... 16 总结 ...................................................................................................................................... 17 致谢 ...................................................................................................................................... 18 参考文献 .............................................................................................................................. 19
图 1-1 太阳能电池年产量变化 从图中，我们可以清楚地看到，尤其在 2009 年到 2010 年，太阳能电池的产 量激增的尤为突出，达到了 130%。全球的的光伏发电量达 40GW 。尽管如此， 风电增长率却在近 20 年来的首次下跌 。 太阳能发电的技术也日益成熟 ,在开发 成本日益合理化的同时，其发电效率反而随之有了突破性的提高。正是这样，太 阳能发电的商业化被人类推向了新的高度。 中国的太阳能产业的发展相比较全球而言，则显得更为抢眼。从 2007 年 到 2012 年 , 中国太阳能光伏发电总量稳居全球第一 ,杭州的尚德电力更是成 为了全球最大的太阳能产品制造公司。然而，整个中国市场的光伏产业发展却不 容乐观 ,2007 年新增光伏装机容量仅仅只占到了年全球份额的 1.84%,光伏累计
毕 业 设 计
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太阳能充电器设计研究 Design of Solar Charger
系
别：
光电与通信工程学院 09 光信息科学与技术 李大海 0910022238 黄剑平 实验师
年级专业： 姓 学 名： 号：
指导教师： 职 称：
2013 年 4 月 26 日
毕业设计诚信声明书
本人郑重声明：在毕业设计工作中严格遵守学校有关规定，恪守 学术规范； 我所提交的毕业设计是本人在黄剑平指导教师的指导下独 立研究、撰写的成果，设计中所引用他人的文字、研究成果，均已在 设计中加以说明； 在本人的毕业设计中未剽窃、 抄袭他人的学术观点、 思想和成果，未篡改实验数据。 本设计和资料若有不实之处，本人愿承担一切相关责任。
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1.3
太阳能电池板介绍 太阳能电池通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能， 目前主流
的应用是利用光电效应原理工作的太阳能电池，其基本结构是半导体 PN 结。当 P-N 结受光照时，结区在内建电场的作用下，通过本征吸收和非本征吸收产生 光生电流，并产生一个与原电场方向相反的电场。.这个新产生的电场可以让结 区的电压减小 ，并形成一个电势差，从而使 PN 结可以单向导电。 目前市场上的太阳能电池的种类多种多样， 根据材料的不同可将其分为纳米 晶太阳能电池、硅太阳能电池、 、功能高分子材料制备的大阳能电池、无机盐如 砷化镓 III-V 化合物,硫化镉,铜铟硒等多元化合物为材料的太阳能电池等。我们 采用的是硅太阳能电池。 硅太阳能电池又可以分为单晶、多晶、非晶材料。转换效率高低依次为：单 晶硅太阳能电池，多晶硅太阳能电池，非晶硅太阳能电池。其中单晶硅电池的制 备技术也最成熟。非晶硅电池的的生产成本最低，转换效率也最低，目前其应用 前景主要集中在大规模生产上。 多晶硅电池的最大优点在于可以在低价的衬底上 制备，从而降低生产成本。而且效率也能达到 12%。近些年，太阳能电池的制备 制作工艺，也有了很大的改进。表面结构及发射区钝化、分区掺杂等技术在制备 上的成熟运用，使当前的太阳能电池的转化效率可以高达 20%以上。
1.1 设计背景介绍 ................................................ 1 1.2 设计思路和分析 ............................................. 2 1.3 太阳能电池板介绍 ......................................... 3
在 2011 年 上半年和下半年，两个国家的重要相关文件《国家能源局关于 编制太阳能发电 “ 十二五” 发展规划的有关通知》 和国家发展改革委关于完 善太阳能光伏发电上网电价政策的通知》发布，进一步推动了我国光伏发电产业 的健康长效的发展 。 1.2 设计思路和分析 在做太阳能电路的设计时， 首先，我们要熟悉太阳能电池本身实际的输出电 压特性以及其电压电流浮动范围，然后再做出不同的选择。我们上面所提到的太 阳能电池的最大功率输出点问题，也是我们在设计中需要考虑的因素。 其次，要熟悉被充电电池（锂电池）的额定充电电压，最大充电电压，充电 电流以及电池的容量等参数。 对充电电池的保护以保证其实用寿命，也是设计的 一大要求。 ，最后，我们要求电路可以实时监测电路的输入输出电流电压大小， 并根据检测到的数据自动调整电路的输出电压以实现智能充电控制。 依据以上要求， 我们选用了两款集成芯片作为整个设计的核心，电压变换芯 片 LM2956 和锂电池充电管理芯片 BQ2057。 并据此将整个电路板分为两大模块， 第一模块以芯片 LM2956 为设计核心，主要实现滤波稳压功能， 第二模块以锂 电池充电管理芯片 BQ2057 为核心， 主要实现该电路板的智能调节充电电压以及 自动充电功能。当被充电锂电池充满后，硬件电路自动停止充电。
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太阳能充电器
【摘要】设计了一种基于集成芯片的实用型太阳能充电器。太阳能电池板作为能 源供应部分， 将太阳能转化成电能，并输入到电路中以实现电流电压的稳定额定 输出，当充电锂电池充满后，硬件电路自动停止工作。该设计主要由太阳能电池 板、滤波稳压电路、充电管理电路和可充电电池电池组组成。整个电路板的两大 部分， 分别是： 第一部分以芯片 LM2956 为设计核心， 主要实现滤波稳压功能， 第 二部分以 BQ2057 为核心，主要实现太阳能充电器的智能调节充电电压以及自动 充电功能。这种太阳能充电器十分智能，对环境无害，并可在 2 到 3 小时内自动 完成充电工作。
【关键词】锂电池； 智能充电；
太阳能
ห้องสมุดไป่ตู้II
Design of Solar Charger
Abstract: The design of solar charger uses solar panels,changing solar radiation light into electrical energy to recharge the battery .The system can automatically stops charging when the battery is fully charged. Solar panels act as energy core to supply hardware circuit power.and the lithium battery charge management chip BQ2057 of U.S. IT company act as the core of the control circuit. The entire system are comprised of the power converting circuit, sampling circuit, processor, pulse width modulation controller and the battery pack.The charger outputs stable voltage, with modular structure and a wide range of applications, so that it can intelligently adjust the charging voltage. The entire board is divided into two modules, The first module for the design core is chip LM2956,which act as filter and regulator. The second module for the design core is chip BQ2057, which achieves intelligently adjust charging voltage and automatic charging function of the circuit board.This solar charger is very smart, and can save energy and protect the environment well.
Keywards: lithium battery；
intelligently charging；solar energy
III
目录 第一章 绪论 ........................................................................................................................ 1
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装机容量 1 也仅仅只占到全球总份额的 1 %左右 。针对当时我国光伏发电发展 相对滞后的窘状， 国务院出台许多的鼓励政策，如对光伏产业给予一定的财政 补贴和技术扶持等，这大大激励了我国光伏产业的发展。 2010 年 , 中国的累计光伏装机容量达到了 893 MW 。 累计光伏发电装机 容量的分布情况，如表 1-1 所示。 表 1-1 累计光伏发电装机容量分布 地区 西北地区 华东地区 东北地区 其它地区 累计光伏发电装机容量 478.7 MW 243.7 MW 0 MW 164.5 MW 所占比例 53.61% 27.97% 0% 18.42%