基于PIC單片機的太陽能充電器設計研究

伍瑤 李東旭 肖麗莎 鄭斌

摘 要：照相機和攝影機等數碼電器耗電量大，此類設備的戶外便攜充電器具有廣闊的市場需求。文章致力于基于PIC單片機的多功能智能充電器設計研究，把太陽能充電模塊嵌入到傳統智能充電器中，解決戶內戶外充電不便的問題。

關鍵詞：PIC單片機；電池充電；太陽能

引言

目前市場上太陽能充電器已經存在支持電源可調檔的太陽能充電器，由單片機控制充電模式，一般支持5V-9V可調。文章的太陽能充電器由PIC單片機控制太陽能充電模式和非太陽能充電模式的切換，它可以實時采集電池的電壓和電流，借此對充電過程進行智能控制和利用太陽能充電，從而實現天然資源的合理利用。

1 系統結構

本研究結構可分為太陽能充電器硬件電路部分和PIC程序設計部分兩大塊。太陽能充電器模塊：太陽能充電器嵌入到智能充電器上，由微處理器控制可以調節不同輸出電壓和電流，本智能充電模塊和太陽能充電模塊共用一個微處理器，根據溫度傳感器發來的信息，判別充電的模式。該控制器能有效地防止蓄電池過充、過放、過流，而且在備用電池耗盡而太陽能源較充足的情況下，可以實現太陽能充電。PIC程序設計部分：充電時，啟動充電計時，采樣多組輸出電壓值和電流檢測電阻兩端的平均電壓值做為測量值，由歐姆定律I=U/R計算出電流值，根據輸出電壓和電流判斷是否接入電池，未接電池，則停止充電，進入空載，已接電池，則判別電池種類，根據不通電池選擇不同充電曲線。

2 系統硬件結構

系統硬件結構由開關電源、電壓電流控制電路、主輸出電壓電流采集模塊、電池類別檢測電路、充電狀態指示電路、含有控制算法程序的智能控制器以及時鐘振蕩模塊等硬件部分，系統的硬件模塊圖如圖1所示。

圖1 系統的硬件模塊圖

（1）開關電源：由兩路電壓輸出端的開關電源電路組成，其一路作為本實用新型智能充電器的主電壓輸出端，用于連接電池；另一路作為輔助電壓輸出端，用于給智能充電器內部控制芯片提供工作電壓。

（2）電壓電流控制電路：輸出電壓經過PMOS管調制成占空比不同的方波電壓，該電壓經電感L1與電容C1平滑濾波后成為平穩的無脈動的且幅值大小與占空比成正比的電壓，此電壓用來給電池充電。

（3）主輸出電壓電流采集模塊：輸出電壓經電阻構成的分壓器傳到單片機具有模數轉換功能引腳中轉變為數字量，作為反饋量，傳送給電流的PID控制程序，達到穩定輸出電流目的。

（4）電池類別檢測電路：電阻R9和電阻R10連接端接電池類別信號。

（5）充電狀態指示電路：雙色LED燈受智能控制器6中單片機控制，對空載正在充電、已充滿電和出現異常等狀態做出不同顯示。

（6）智能控制器：是一個內部集成了模數轉換等功能的單片機。

（7）時鐘振蕩模塊：用于給單片機工作提供所需的高頻時鐘信號。

3 系統軟件的設計與實現

本系統軟件主要由PIC單片機程序組成，程序設計流程圖如圖2所示，主要包括：配置單片機I/O口，初始化并啟動模數轉換器、定時器和PWM，檢測充電標志，充電時，啟動充電計時，采樣多組輸出電壓值和電流檢測電阻兩端的電壓值，按大小排序去掉最大值和最小值后，取平均值，作為測量值。

圖2 程序框圖

4 結束語

文章針對便攜式太陽能充電器的設計進行了充電芯片選擇和硬件和軟件設計，后期了進行系統調試和試驗，試驗結果表明：采用PIC單片機控制太陽能充電模式的設計便攜式戶外充電器的方案可靠，成本低廉，性能穩定。能有效實現太陽能資源的合理利用，滿足用戶的戶外需求。

參考文獻

[1]林邦懷，周文靈.一種基于單片機的智能充電器設計[J].儀表技術，2007（2）：27-29.

[2]胡燕燕，楊代華.基于單片機的智能充電器設計[J].電子元器件應用，2007（5）：52-55.

[3]王衛東.模擬電子電路基礎[M].西安：西安電子科技大學出版社.2003.

作者簡介：伍瑤（1991，9-），女，湖南省衡陽市，學歷：本科，研究方向：嵌入式系統。