太陽能無線充電技術(shù)的研究

鄧超

【摘 要】 基于太陽能作為可再生的新能源節(jié)能環(huán)保的特點(diǎn)和無線充電作為新型充電形式結(jié)構(gòu)簡單的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)這兩種充電方式的結(jié)合無疑是一次巨大的創(chuàng)新。本文從市電充電模塊、太陽能充電模塊、鋰電池充電保護(hù)電路模塊、無線充電模塊四大模塊著手，設(shè)計(jì)了一款可實(shí)際應(yīng)用的太陽能無線充電器。

【關(guān)鍵詞】太陽能 無線充電 市電充電 電路保護(hù)

1太陽能充電板塊[1]

選擇市面上單晶硅太陽能電池板一塊，5V輸出電壓，1A輸出電流，晴天正午直線光照測(cè)試下5.35V，陰天正午測(cè)試3.21V。

由上實(shí)測(cè)可得太陽能電池板輸出電壓的變化幅度較大，輸出電壓不穩(wěn)定，晴天時(shí)需要設(shè)計(jì)相應(yīng)的升壓電路，陰天時(shí)則需要采取降壓電路，因?yàn)橐ＷC后續(xù)鋰電池正常充電，供電電壓必須在4.7V左右。設(shè)計(jì)電路如圖1。

在圖1所示電路中，輸出電壓由R5的阻值決定

2 市電充電模塊

針對(duì)太陽能電池板轉(zhuǎn)化率不足的情況，補(bǔ)充設(shè)計(jì)的市電充電模塊能很好的克服這一問題。

常用的市電為220V交流電壓，因此需經(jīng)過整流，濾波，穩(wěn)壓后成為直流電才可進(jìn)行充電，又因?yàn)殇囯姵赜谐潆婋妷旱南拗疲虼嗽阡囯姵爻潆娭?，通過芯片CN3068降壓滿足鋰電池充電電壓。CN3068可以滿足對(duì)單節(jié)可充電鋰電池進(jìn)行恒流/恒壓充電，輸入電壓范圍為4.35V-6V，輸入電壓掉電時(shí)，自動(dòng)會(huì)進(jìn)入低功耗模式。設(shè)計(jì)電路如圖2。

3 鋰蓄電池保護(hù)電路部分

該電路主要由鋰電池保護(hù)專用集成電路DW01和兩只N溝道MOSFET構(gòu)成的充、放電控制電路。

鋰離子電池保護(hù)電路應(yīng)包括過度充電保護(hù)、過放電保護(hù)、過電流保護(hù)/短路保護(hù)。

1 過度充電保護(hù) 在充電過程中，當(dāng)單體電池的充電電壓超過4.35V時(shí)，專用集成電路DW01的OC腳輸出信號(hào)控制關(guān)斷，鋰電池即刻停止充電；

2過放電保護(hù) 在放電過程中，當(dāng)單體電池的輸入電壓降至2.3V時(shí)，DW01的OD腳輸出信號(hào)控制關(guān)斷，鋰電池即刻停止充電；

3過電流保護(hù)、短路保護(hù) 圖中CS腳為電流檢測(cè)腳，輸出短路時(shí)，充放電控制的MOS管導(dǎo)通壓降劇增，CS腳電壓迅速增加，DW01的輸出信號(hào)使充放電控制、迅速關(guān)斷。

4 無線充電部分[2]

本設(shè)計(jì)主要通過兩個(gè)獨(dú)立線圈直接的互感耦合實(shí)現(xiàn)電能的無線饋送，在以電磁感應(yīng)方式實(shí)現(xiàn)無線電能傳輸?shù)倪^程中，高頻交流電由電能發(fā)射端生成。

UC3842輸出端能輸出最大電流達(dá)到1A 的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，因此可以直接驅(qū)動(dòng)功率 MOS 管，采用 UC3843這種高性能固定頻率電流模式控制器構(gòu)成頻率可調(diào)的多諧振蕩器用于發(fā)射電路。

UC3843具備很多的特點(diǎn)。①成本低廉；②在典型應(yīng)用中，外部電路簡潔；③無須另加驅(qū)動(dòng)電路；④控制諧振頻率調(diào)節(jié)方式簡單；⑤輸出 PWM 波占空比可調(diào)；⑥自帶電流檢測(cè)功能，無須另加保護(hù)電路。基于UC3843的特點(diǎn)，可以簡化以往繁復(fù)的無線電路設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)電路圖如圖3。

【參考文獻(xiàn)】

[1]徐璇 曹會(huì)國 簡易多功能太陽能手機(jī)充電系統(tǒng)的研究 科技信息 2013年 第19期 P39-P40

[2]潘麗 一種鋰電池?zé)o線充電模塊的設(shè)計(jì) 電子科技大學(xué) 2013（06）