基于太陽能的手機充電系統設計與實現

林漢澤 許永坤 黃小春 韓浩霖

摘要：地球不可再生資源短缺與大自然環境污染使太陽能的開發利用成為世界各國可持續發展的能源發展戰略。與普通充電器相比，太陽能充電器的特點之處在于其能量來源于太陽能電池板。合理利用太陽能符合我國的綠色環保理念。

關鍵詞：太陽能手機充電器;單晶硅太陽能電池板

一、太陽能的手機充電系統概述

（一）太陽能源介紹

進入二十一世紀后，太陽能業蓬勃發展。在日益嚴重的資源短缺和環境污染的壓力下，綠能源產業的發展不僅是一個經濟問題，也是一個環境保護和能源替代問題。目前，光伏電池主要用于大規模的并網發電和非并網發電，而且類似的消費品例子很少。

（二）太陽能電池板工作原理

太陽能光伏電池的工作原理是它們接受太陽能轉化為電能的過程，因此受到太陽強度、電池溫度等外部因素的影響，會影響太陽能電池的特性。因此，需要一個好的控制系統來控制這個電路。

二、基于太陽能的手機充電系統設計與實現

（一）整體設計

由于日照變化大，太陽能電池板內阻高，輸出電壓不穩定，輸出電流低。為此，充電控制電路必須將面板中的直流電壓轉換為蓄電池充電。如果照明良好，太陽會被太陽能電池吸收，將光能轉化為電能。當電池充滿電且未及時停止充電時，電池會被加熱，因為充電是快速充電的大電流。過載將嚴重損害電池壽命，這需要復雜的控制系統。

（二）硬件實現

太陽能手機充電系統具備自動充電系統、環境監測系統、溫度保護系統、蓄電系統、太陽能板伸縮系統。

（三）模塊劃分為：

1.太陽能接收模塊

當照明條件合適時，太陽能電池板吸收太陽并將其轉化為電能。由于充電器采用大電流快速充電的方式，如果不立即停止充電，電池會發熱，過度充電會嚴重損壞電池的使用壽命。89C52芯片可以作為一種經濟高效的智能充電控制器。此外，它還可以為其他小型電子產品提供清潔穩定的電源。

2.DC/DC電源變換模塊

溫度測量是在電池外殼上安裝DS18B20數字溫度傳感器，通過在線測量電池溫度來發現電池溫度異常的一種方法。受溫度系數影響的振蕩器輸出是通過DS18B20內部溫度寄存器的脈沖數接收的數字溫度數據。DS18B20溫度傳感器連接到單片機P1.7引腳。

DC-DC通過太陽能電池板將太陽能轉換為電能，使電路有更合適的電源，就可以為手機電池和蓄電池充電。電池在線監測系統的關鍵是正確監測終端電壓、剩余功率和電池溫度，計算電池的電位和內阻，以管理電氣設備的功耗，防止電池在電力設備運行過程中損壞。蓄電池的端子電壓是在正極和負極端子上測得的實際電壓。蓄電池的工作狀態也會不同，端子電壓也會不同。當電池放電時，其終端電壓為U=E-IR。電池的剩余功率與電池的終端電壓有一定的關系。因此，在某些條件下，電池的剩余功率是通過其與終端電壓的關系獲得的。電池檢測端口連接至P1.0引腳。

3.自動充電模塊

該模塊通過太陽能電池板將太陽能轉換為電能。PWM波由單片機編程控制開關管，實現輸出電壓和電流的變化。初始狀態和大小由顯示電路指示。通過ADC0809數據采集和轉換，將其傳輸到單片機進行評估和處理，實現電路的智能輸出和控制。

4.顯示模塊

顯示模塊采用LCD12864液晶屏幕，74LS245的選擇和傳輸方向由單片機的P2.6和P2.7控制，驅動LCD12864的正常顯示。LCD模塊上的RS、R/W和E引腳分別由P3.2、P3.3和P3.4控制，實現LCD模塊的讀寫操作，顯示電池的電量和電池的表面溫度值。

三、結語

使用太陽能為手機供電的創新似乎不是一個難以想象的想法。但對于南美洲和非洲等許多尚未連接到電源或電力的地區來說，該產品有許多的潛在的用戶，該產品是革命性的。

太陽能充電器具有以下優點：

1.能夠滿足用戶的需求，尤其是以前沒有通電的用戶。

2.使用太陽能手機有助于減少環境污染。

3.太陽能充電器不僅適用于農村地區，也適用于偏遠地區和城市。

參考文獻：

[1]佘艷.基于單片機的太陽能智能充電器的設計[J].機電產品開發與創新，2019，25（5）：3.

項目基金：泉州信息工程學院大學生創新創業訓練計劃項目資助。