太阳能手机充电器设计

太阳能光伏组件技术

课程设计报告

一设计任务与要求

太阳能电池板可以工作在多种环境下，只要接受到的太阳光足够的强烈就可以满足光电转换的需求。同时太阳能电池板提供的是直流电源，它在设计为小型充电设备充电时所需求的电路结构相对简单，相比使用交流电源充电时更加安全可靠。

具体要求：当按下总开关时，太阳能电池板开始给手机充电，并且LED灯亮表示太阳能电池板正在工作。

二方案设计与分析

本课程设计是通过太阳能电池板和LM2596S降压模块的连接，使太阳能电池板产生的电流通过降压集成电路形成稳定的电流，再通过USB接口给手机充电板充电。

2.1 LM2596

本实验需要LM2596芯片，下面是其功能介绍：

LM2596是德州仪器生产的3A电流输出降压开关型集成稳压芯片，它内部含固定频率振荡器和继续混稳压器（1.23V），并具有完善的保护电路、电流限制、热关段电路等。

LM2596的特点如下：

1、输出电压：3.3V、5V、12V及（ADJ）等，最大输出电压37V

2、工作模式：低功耗/正常两种模式。可外部控制

3、工作模式控制：TTL电平相容

4、所需外部组件：仅四个（不可调）；六个（可调）

5、器件保护：热关断及电流限制

6、封装形式：5脚（TO-220(T)；TO-263(S））

下图分别为LM2596的实物图和内部结构图。

实物图内部结构图

管脚功能：VIN——正输入端，在这个管脚处必须加一个适当的输入旁路电容来减小暂态电压，同时为LM2596提供所需的开关电流。 GND——接地端。

Output——输出端，这个脚上的电压可在（+VIN-VSAT）和-0.5V（大约）间转换。为了减小耦合，PCB上连接到该脚的铜线区域要尽量小。

Feedback——反馈端，这个管脚把输出端的电压反馈到闭环反馈回路。

ON /OFF——这个管脚可以利用逻辑电平把LM2596切断，使输入电流就降到大约80μA。将这个管脚的电压拉到低于大约1.3V时，LM2596就被打开；而上拉到高于1.3V（最大到25V）时，LM2596就被关断。如果不需要使用这个功能，就可以把这个管脚接地或开路，使IC处于打开的状态。

2.2太阳能电池板

名称：单晶硅太阳能板

工作电压：7v

工作原理：当光线照射太阳电池表面时，一部分光子被硅材料吸收;光子的能量传递给了硅原子使电子发生了跃迁，成为自由电子在P-N结两侧集聚形成了电位差，当外部接通电路时，在该电压的作用下，将会有电流流过外部电路产生一定的输出功率。简单的说，太阳光电的发电原理，是利用太阳电池吸收0.2μm～0.4μm波长的太阳光，将光能直接转变成电能输出的一种发电方式。由于太阳电池产生的电是直流电，因此若需提供电力给家电用品或各式电器则需加装直/交流转换器，将直流电转换成交流电，才能供电至家庭用电或工业用电。

太阳能电池板：

三电路设计与分析

如下图所示为LM2596S降压模块的内部结构图：

CIN —470µF/50V, 铝电解电容

COUT —220µF/35V 铝电解电容

D1 —5A,40V 肖特基整流器，1N5825

L1 —68µH, L38

R1 —1 k

输入电容CIN：这个电容可以防止在输入端出现过大的瞬态电压，同时为LM2596 在每次开关时提供瞬态电流。电容的耐压值至少要高于最大输入电压的1.25倍

输出电容COUT ： 这个电容是用来对输出滤波以及提供调整器环路的稳定性。在设计开关调节器的应用中，必须使用小阻抗或低等效电阻（LOW ESR ）的电解电容或固态钽电容。输出电容的等效电阻值有一个上限和一个下限，如果需要输出电压的纹波电压小时，则希望输出电容的等效电阻值小些，但是，如果输出电容的等效电阻值太小，就有可能使反馈环路不稳定，最终导致输出端振荡。

吸纳二极管D1：吸纳二极管来为电感电流（当开关闭合时）提供通路，这必须是一个快速二极管且要靠近LM2596，管脚要短、相连接的导线也要短

输出电压：VOUT=VREF(1+12

R R ) VREF=1.23V

四 安装与调试

太阳能手机充电器主要就是将太阳能电池板的正负极和稳压器的输入端的正负极用导线相连，稳压器的输出端ＵＳＢ和手机充电器的接线口相连，在太阳光的照射下，先测出电池板两端的开路电压，然后测出ＵＳＢ的输出电压即可。 注意点：白天时只有在有强太阳光的情况下，才能测出电池板两端的开路电压，阴天的时候开路电压几乎为０。

在连接电路焊接的时候，电池板的正负极与稳压器的正负极要焊接正确。 产品效果图：

太阳能电池板的开路电压:

USB的输出电压：

对手机充电效果图：

五实验心得

经过这次的实习，我感觉收获很多。使我们懂得了做一件一种产品是很严谨的事情，而且要把所学的知识运用到实践并不像想象的那么简单。设计一开始无从下手，经过到处查阅资料还有老师的帮助下，终于顺利展开并得以圆满完成。我自知这次的设计多有不足，辛苦付出效果也不是很好，很多东西平时学得也不透彻，每一次的课程设计都从每一个细节都在锻炼着我们，从中收获良多，能把知识真正转化为自己的，对模电知识有了更深层次的理解。

在连接过程中，我们培养了不烦不燥，细心耐心，使我们学到的知识在实际中得到了应用，是我们增加了很大的信心，带来了很大的乐趣。通过这次实习我们还

培养了严谨治学的科学态度。

过这次课程设计，我们是三个人一组，共同完成此次的课程设计，在这次课程设计中锻炼了我们实验操作与动手能力，同时也检验了我们以前所学的电路知识理论是否扎实。这次课设，虽然时间短暂，我们组的课设题目难度相对不大，但这一过程中重要的是提高了我个人的动手能力，更增强了我们团队意识，我们相互配合，动手实践，顺利完成此次课程设计项目。收益匪浅！此次课程设计同时也培养了我们团队精神，在这个分工越来越细的社会，分工合作成了社会的主流，而这次与同伴的合作正好给了我这样的机会，以致顺利完成课程设计，同时也让我们知道课设是怎么一回事，要做些什么，怎样做，要注意些什么问题等，也使得我们对以后的毕业设计有所了解和有所准备。