一種車載急用電瓶太陽(yáng)能充電器的設(shè)計(jì)

秦玉娟　楊桐　郭陽(yáng)

【摘要】? ? 車載急用電瓶太陽(yáng)能充電器是一款針對(duì)汽車電瓶電量不足或電瓶虧電打不著火的情況而設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，產(chǎn)品主要由太陽(yáng)能板、濾波電路、降壓穩(wěn)壓電路、充電驅(qū)動(dòng)電路、反饋電路、過(guò)流保護(hù)電路等組成，可吸附在窗戶或車頂上吸收太陽(yáng)光實(shí)現(xiàn)將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能以后存儲(chǔ)在蓄電池，為汽車電瓶等設(shè)備供電，同時(shí)多余的電量也可為USB電子產(chǎn)品充電。

【關(guān)鍵詞】? ? 太陽(yáng)能充電器? ? 電壓轉(zhuǎn)換電路? ? XL4501降壓芯片

The design of a solar charger for vehicle emergency battery

Qin Yujuan，Yang Tong，Guo Yang

（ Division of Electronics and Information Engineering，Lanzhou Institute of Technology，Lanzhou 730050， China;）

Absrtact： On-board urgent need battery solar charger is a in view of the deficiency of the car battery or battery loss of electricity cant fire design products， products are mainly consists of solar panels， filter circuit， step-down voltage charging circuit， drive circuit， feedback circuit， over-current protection circuit and so on， can adsorption in the window or on the roof absorb sunlight to realize after to convert solar energy into electrical energy stored in the battery， for the car battery power supply of equipment， and excess capacity can also be used for USB charging electronic products.

Key words： Solar charger; Voltage conversion circuit; XL4501 buck chip

引言：

汽車上使用的電瓶屬于啟動(dòng)型鉛酸蓄電池，主要的用途是起到給汽車啟動(dòng)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)等設(shè)備進(jìn)行供電的作用，具有淺沖淺放以及自放電的特點(diǎn)，當(dāng)汽車長(zhǎng)期停放，或者在停車的過(guò)程中忘記關(guān)閉燈光、廣播等用電設(shè)備，都會(huì)導(dǎo)致電瓶出現(xiàn)虧電，無(wú)法正常使用。當(dāng)電瓶出現(xiàn)虧電的情況時(shí)，通常利用搭火線的方式進(jìn)行解決，找另外一臺(tái)汽車或者電瓶和虧電電瓶的搭火線連在一起進(jìn)行充電，然而當(dāng)汽車電瓶在人際相對(duì)較少的野外出現(xiàn)虧電時(shí)，此種解決方式卻很難實(shí)現(xiàn)。

汽車電瓶的標(biāo)稱電壓為12V，實(shí)際約為12.5V左右。當(dāng)電瓶的電壓下降10%左右，即11.3V左右時(shí)，汽車就很難啟動(dòng)了，當(dāng)下降到10.9V左右，此時(shí)電瓶剩余的電量不足以支撐一個(gè)有效的電路正常工作了，因此汽車也難以啟動(dòng)。本文設(shè)計(jì)了一款應(yīng)用于汽車電瓶的太陽(yáng)能充電器，并且可將多余電量采用5V輸出，用于手機(jī)等移動(dòng)設(shè)備的充電，滿足野外作業(yè)的突發(fā)情況。

一、電路結(jié)構(gòu)

車載急用電瓶太陽(yáng)能充電器主要由太陽(yáng)能電池板、輸入濾波電路、降壓穩(wěn)壓電路、充電驅(qū)動(dòng)電路、反饋電路、過(guò)流保護(hù)電路等組成，實(shí)現(xiàn)將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能以后存儲(chǔ)在蓄電池，為汽車電瓶等設(shè)備供電，同時(shí)多余的電量也可為USB電子產(chǎn)品充電。具體電路結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

如圖1所示，太陽(yáng)能電池在使用的時(shí)候由于太陽(yáng)光的變化比較大，其內(nèi)阻有比較高，因此輸出電壓不穩(wěn)定，需要通過(guò)降壓穩(wěn)壓電路將太陽(yáng)板的輸出電壓降壓穩(wěn)壓輸出，當(dāng)電池充滿后，通過(guò)電壓采樣反饋電路，控制充電驅(qū)動(dòng)電路，切斷充電，保護(hù)蓄電池。

二、硬件電路設(shè)計(jì)

2.1器件選擇

太陽(yáng)能板選擇18V40W可折疊的便攜式發(fā)電板，具有高轉(zhuǎn)化、IP54級(jí)防塵防水等優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)LED的顏色可以判斷光照環(huán)境是否滿足充電要求，同時(shí)最大輸出電流可達(dá)2.23A。

XL4501降壓芯片，XL4501是一款高效降壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器，可工作在DC8V到36V輸入電壓范圍，低紋波，內(nèi)置功率MOS。

XL4501內(nèi)置固定頻率振蕩器與頻率補(bǔ)償電路，主要應(yīng)用于車載充電器，可以將太陽(yáng)能電池板的18V直流電壓轉(zhuǎn)換成直14.5Vdc 2.3A+2/-5%輸出，可滿足要求。

2.2降壓穩(wěn)壓電路設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)利用18V40W可折疊的便攜式發(fā)電板將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能，將電能輸出通過(guò)XL4501降壓芯片降壓后給蓄電池供電，從而確保輸出相對(duì)穩(wěn)定的電壓。降壓穩(wěn)壓電路設(shè)計(jì)如圖2所示。

需要在VIN與GND之間并聯(lián)電解電容C1、C2以消除噪聲，通過(guò)FB反饋引腳接入的外部電阻分壓網(wǎng)絡(luò)R2和RS1，檢測(cè)輸出電壓進(jìn)行調(diào)整，參考電壓為1.25V。

三、預(yù)期效果

1.該電源可配12V/（60-100）AH鉛酸蓄電池，當(dāng)系統(tǒng)裝上蓄電池接上太陽(yáng)能板，電源自動(dòng)給電池充電，同時(shí)指示綠燈顯示為電源有電壓14.5Vdc輸出。

2.當(dāng)電池電壓在10.5Vdc～13.5Vdc電壓時(shí)，電源以大電流2.3A給電池充電，隨著電壓慢慢充電升高時(shí)，電流慢慢變小充到14.3Vdc～14.5Vdc時(shí)，電源無(wú)電流輸出，保護(hù)電池。

3.當(dāng)電池電壓低于13.5Vdc時(shí)，有陽(yáng)光時(shí)太陽(yáng)能板給電池自動(dòng)充電。

四、結(jié)束語(yǔ)

本文主要介紹了一種車載急用電瓶太陽(yáng)能充電器的設(shè)計(jì)。該充電器設(shè)計(jì)主要由18V40W太陽(yáng)能板和降壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器XL4501組成，通過(guò)具體的電路，可以實(shí)現(xiàn)將光能轉(zhuǎn)換為電能并為汽車蓄電池充電，多余的電量可為5V移動(dòng)設(shè)備充電。該充電器具有高轉(zhuǎn)化、便捷等多種優(yōu)點(diǎn)，不僅可以對(duì)汽車蓄電池進(jìn)行充電，還具有充電保護(hù)功能。

參? 考? 文? 獻(xiàn)

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