光伏发电系统毕业设计方案.doc

1. 引言
寻常生活和社会生产都离不开能源。人们通过直接或间接运用某些自然资源得到能，因而，把具备某种形式能量资源以及由它加工或转换得到产品统称为能源。前者叫自然能源或一次能源，如矿物燃料、植物燃料、太阳能、水能、风能、海洋能、地热能和潮汐能等，后者普通又把可再生自然资源称为新能源，其范畴涉及太阳能、生物质能、风能、地热能和海洋能等。矿物燃料（煤、石油、天然气等）又称为常规能源。
值得注意，几乎所有自然资源，从广义角度看都来自太阳能。由大气、陆地、海洋、生物等所接受太阳能都是各种自然资源源泉。矿物燃料是古生物长期沉积在地下形成，它形成源自远古太阳能。[9]水蒸发和凝结，风、雨、冰、雪等自然现象动力也是靠太阳，因而水能、风能归根究竟都来自太阳能。生物质能是通过光合、光化作用转化太阳辐射能获得。由于太阳和月球对地球上海水吸水作用产生潮汐能。
世界上最丰富永久能源是太阳能。地球截取太阳能辐射能通量为1.7ⅹ1014kW,比核能、地热和引力能储量总和还要大5000多倍。其中约30%被反射回宇宙空间；47%转变为热，以长波辐射形式再次返回空间；约23%是水蒸发、凝结动力，风和波浪动能，植物通过光合伙用吸取能量不到0.5%。地球每年接受太阳能总量为1ⅹ1018kW·h。这相称于5ⅹ1014桶原油，是探明原油储量近千倍，是世界年耗总能量一万余倍。
太阳能量是如此巨大，正如普通所说“取之不尽、用之不竭”，但是太阳辐射能通量密度较低，大气层外为1353W/m2.太阳光通过大气层时会进一步衰减，还会受到天气、昼夜以及空气污染等因素影响，因而，太阳能对地球又呈现间歇性质，时高时低，时有时无。太阳能须加有储热装置，这些都使太阳能运用系统初期投资变得昂贵。综上所述，太阳能运用品有如下明显特点：
（1） 总能量很大，但太阳能通量密度较低；
（2） 是可再生能源，但又具备间歇性；
（3） 无污染清洁能源；
（4） 太阳能自身是免费，有效运用它初期投资较高；
（5） 太阳能热运用较容易实现热能能级合理匹配，从而做到热尽使用。
随着环境污染、生态破坏及资源枯竭日趋严重，近年来世界各国竞相实行了可持续发展能源政策，其中运用太阳提供能量光伏发电最受瞩目。光伏发电因其具备安全可靠、无污染、无需消耗燃料、无需机械转动部件、故障率低、维护以便等独特长处，正受到各国普遍注重。[5]迫于全球性日益严重资源短缺和环境污染，使得光伏产业发展不但仅是一种经济问题，更是一种环保和能源代替问题。当前光伏电池重要应用在并网和未连网大规模发电领域，因而太阳能作为一种没有任何污染、易取绿色能源，若能应用到消费类产品中，对于改进地球整体能源状况和环境有着非常重要意义。
便携式电子设备进入彩屏时代后来，随着高辨别率屏幕、MP3／MP4影音播放等配备功能普及，电池待机性能再次成为制约便携式电子设备发展瓶颈。太阳能移动电源是专门给便携式电子设备充电，与普通移动电源不同。当前，太阳能移动电源普通都内置了大容量蓄电池，在有阳光时候，太阳能电池板吸取光能转化电能储存在蓄电池内，同步可以给手机或者数码产品充电，因而不需要任何普通电源给其供电。在没有阳光时，蓄电池还可以继续给数码产品充电。

2. 太阳移动电源方案设计

2.1 整体方案设计
太阳能移动电源系统，一种可运用太阳能为蓄电池进行充电设备，是外出旅行重要电源之一，那么规定该移动电源为便携式。太阳能移动电源应涉及太阳能电池板、控制电路和内部蓄电池等。当前将移动电源设计为如图2.1所示形状。

USB接口

内部锂电池
控制电路

电源开关

太阳能电池板
适配器接口
LED灯

图2.1 移动电源模型

2.2 控制电路方案设计
太阳能移动电源系统控制电路设计思想，从负载锂离子二次电池恒流/恒压充电控制出发，同步配有锂离子蓄电池。当在户外无220V 交流电时采用太阳能对负载锂离子直接充电同步对锂离子蓄电池充电；当阴雨每天气或夜晚等阳光局限性时，采用配备锂离子蓄电池对负载锂离子电池充电，以保证任何状况下不间断。即系统设计以太阳能充电为主，在有足够阳光且蓄电池又有足够供电能力状况下，系统可以以太阳能充电为主给负载充电，在无阳光或阳光弱时，以蓄电池充电为主给负载充电，太阳能为便携式电子设备补电。
为了与负载锂离子二次电池充电电路相匹配，系统蓄电池也采用锂离子蓄电池。锂离子二次电池容量是普通负载电池2-3 倍，这里选取3.7V、容量为5000mA锂电池。[2]由于锂离子二次电池自身不容许过放电，因而系统中设计了保护电路以避免蓄电池深度过放电导致自身永久性伤害。蓄电池充放电转换可通过开关按键切换，这可遵从系统充放电批示来实行。在系统无放电批示时，只要按下按键，系统及时切断放电电路启动充电电路，蓄电池充电；若负载同步也需要充电时，只要接上负载并切换开关，就能切换充电电路给负载充电。系统又配备了外接稳压电源输入端口，在无阳光而蓄电池又无足够容量时，外接交流电源能向负载充电，同步为了以防万一，在外出前可运用外接电源通过该端口给蓄电池充电，这样就保证阴雨天外出携式电子设备也能正常工作。
太阳能移动电源系统控制电路构造如图2.2所示：
外接市电充电电路
太阳能板充电电路
保护电路
内部蓄电池
负载充电电路

图2.2 太阳能移动电源控制电路构造图
其中，外接市电充电电路可通过适配器和CN3068芯片对内部蓄电池进行恒流和恒压充电；太阳能充电电路重要通过太阳能电池板和MC34063对电池充电，由于太阳能板电压随光强变化较大，因而采用MC34063芯片，这样可以选用较大电压太阳能板，通过MC34063降压同步也起到了稳压作用；手机充电电路也使用MC34063，既能升压又能稳压，并且还能防过充；保护电路则使用UCC3952，对内部蓄电池起到了过电压、过电流、过放电、短路保护等。

3.容量计算及设备选型
3.1锂电池容量计算及选型
近年来，PDA、数字相机、手机、便携式音频设备和蓝牙设备等越来越多产品采用锂电池作为重要电源。
锂电池具备体积小、能量密度高、无记忆效应、循环寿命高、高电压电池和自放电率低等长处。
为了与锂离子二次电池充电电路相匹配，系统蓄电池也采用锂离子蓄电池。锂离子二次电池容量是普通负载电池2-3 倍，这里选取4.2V、容量为5000mA锂电池。
3.2 太阳能电池板功率计算及选材
锂电池可以接受最大充电电流普通是1C甚至更小，像ThinkPad笔记本电池最大充电率为0.9C。
所谓1C充电率指以容量1倍率电流来充电，充电时间为1小时。
事实上，要想电池寿命长，基本上是以0.3~0.5C充电4~2H。
充电电流：
5000mAh×0.5C＝2.5A
太阳能电池板功率：
2.5A×3.7V／70％≈13w
因此选用15w左右单晶硅太阳能板，
采用单晶硅太阳能电池片转换效率高
采用铝合金边框具备高强度，抗机械冲击能力强。
功率公差范畴(保证输出功率在-3~+3%正负公差范畴内
4. 控制电路设计
太阳能移动电源系统电路应涉及太阳能充电电路、市电充电电路、锂电池保护电路和放电电路等几种某些，每个某些完毕其特定功能，缺一不可。下面就对每个某些电路设计依次简介。

4.1 太阳能充电电路
由于光照强度变化，太阳能电池板电压是不断变化，其内阻又比较高，因而其输出电流也小，这就需要一种直流变换电路变压后为电池充电。为了使太阳能移动电源能在较长时间范畴内工作，则应选取电压较大太阳能电池板（工作范畴5-7V）。然而，内部锂电池充电限制电压为4.2V。因而，为了可以安全为内部锂电池充电，选用MC34063作为太阳能充电电路，通过MC34063降压同步也起到了稳压作用。
充电电路如图4.1所示。

图4.1 太阳能充电电路
该电路输入电压在5-7V之间，规定输出电压为4.2V，输出电流为500mA。
那么MC34063应当设定为降压模式，如图3.1。
黄色发光二极管LED3用来显示太阳能板与否有电压，并能依照其明暗限度来判断太阳能板电压大小，规定发光二极管电流不超过30mA,那么限流电阻R3大小为：R3=（5~7）V/30mA，取R3=300欧。

4.1.1 设定充电电压

图4.2 MC34063功能框图
依照图4.2所示MC34063功能框图可知，引脚FB为比较器反向输入端，当电池电压与参照电压相等时，开关三极管关断，此时终结对电池充电。因而，要使输出电压VOUT为4.2V，同步规定FB脚电压V5为1.25V，那么：
V5=VOUT×R5/R6=1.25
解得 R5/R6=0.4
取 R5=1.2K,R6=3K
4.1.2 设定充电电流
MC34063输出电流大小由与SC引脚相连电阻R4来决定。现规定输出电流IOUT为500mA,而IOUT=2 Ic ，R4＝0.33／Ic ,则R4=0.3。
4.1.2 设定其他参数
TC引脚外接电容C3为470PF，电感L1为200uH，那么其工作频率为72KHz；C4取220UF，那么该电路输出电压波纹系数为8mV；迅速开关二极管D3可选用普通二极管IN4001，也可选用肖特基二极管IN5821，此处为了提高效率，普通选用肖特基二极管IN5821。此外，二极管D2选取IN4001即可，能防止反向电压，而电容C2可以对输入有滤波作用。
值得注意是，在实践中，由于电容器等效串联电阻和电路板布局影响，抱负峰峰值输出纹波电压计算值需要增长。那个纹波电压应保持在较小值，由于它将直接规律性影响线路和负载。该充电电路合用工作温度范畴 0℃-70℃，不能在超过该温度环境中使用。
4.2 市电充电电路
在中华人民共和国，市电为220V交流电，然而，要对蓄电池进行充电就必要采用直流，因而，需要设计一种整流电路和一种充电电路。在该充电器中，整流电路可作为适配器电路，充电电路可用锂电池充电集成电路CN3068来实现。
4.2.1适配器电路
适配器电路如图4.3所示。

图4.3 适配器电路图
220V交流输入，一端通过一种4007半波整流，另一端通过一种10欧电阻后，由10uF电容滤波。这个10欧电阻用来做保护，如果背面浮现故障等导致过流，那么这个电阻将被烧断，从而避免引起更大故障。右边4007、4700pF电容、82KΩ电阻，构成一种高压吸取电路，当开关管13003关断时，负责吸取线圈上感应电压，从而防止高压加到开关管13003上而导致击穿。13003为开关管(完整名应当是MJE13003)，耐压400V，集电极最大电流1.5A，最大集电极功耗为14W，用来控制原边绕组与电源之间通、断。当原边绕组不断通断时，就会在开关变压器中形成变化磁场，从而在次级绕组中产生感应电压。由于图中没有标明绕组同名端，因此不能看出是正激式还是反激式。但是，从这个电路构造来看，可以推测出来，这个电源应当是反激式。左端510KΩ为启动电阻，给开关管提供启动用基极电流。13003下方10Ω电阻为电流取样电阻，电流经取样后变成电压(其值为10*I)，这电压经二极管4148后，加至三极管C945基极上。当取样电压大概不不大于1.4V，即开关管电流不不大于0.14A时，三极管C945导通，从而将开关管13003基极电压拉低，从而集电极电流减小，这样就限制了开关电流，防止电流过大而烧毁(其实这是一种恒流构造，将开关管最大电流限制在140mA左右)。变压器左下方绕组(取样绕组)感应电压经整流二极管4148整流，22uF电容滤波后形成取样电压。为了分析以便，咱们取三极管C945发射极一端为地。那么这取样电压就是负(-4V左右)，并且输出电压越高时，采样电压越负。取样电压通过6.2V稳压二极管后，加至开关管13003基极。前面说了，当输出电压越高时，那么取样电压就越负，当负到一定限度后，6.2V稳压二极管被击穿，从而将开关13003基极电位拉低，这将导致开关管断开或者推迟开关导通，从而控制了能量输入到变压器中，也就控制了输出电压升高，实现了稳压输出功能。而下方1KΩ电阻跟串联2700pF电容，则是正反馈支路，从取样绕组中取出感应电压，加到开关管基极上，以维持振荡。右边次级绕组就没有太多好说了，经二极管RF93整流，220uF电容滤波后输出6V电压。没找到二极管RF93资料，预计是一种迅速回答管，例如肖特基二极管等，由于开关电源工作频率较高，因此需要工作频率二极管。这里可以用常用1N5816、1N5817等肖特基二极管代替。同样由于频率高因素，变压器也必要使用高频开关变压器，铁心普通为高频铁氧体磁芯，具备高电阻率，以减小涡流。

4.2.2充电电路
充电电路如图4.4所示。

图4.4 充电电路

图4.5 CN3068功能框图
一、 设定充电电压
依照图4.5所示CN3068功能框图可知，引脚FB为电池电压检测输入端。此引脚可以检测电池正极电压，从而精准调制恒压充电时电池正极电压，避免了从电池正极到CN3068BAT管脚之间导线电阻或接触电阻等寄生电阻对充电影响。如果在FB管脚和BAT管脚之间接一种电阻，可以调节恒压充电电压。
如图4.6所示。

图4.6 调节恒压充电电压
如果采用图4.6中连接方式，那么在电池正极电压Vbat为：
Vbat ＝ 4.2＋3.04×10-6×Rx
其中，Vbat单位是伏特
Rx单位是欧姆
由于该电路输入电压为6V，规定输出电压为4.2V，那么将FB脚和BAT脚直接相连（即Rx=0）时，输出电压为4.2V。
二、 设定充电电流
CN3068运用芯片内部功率晶体管对电池进行恒流和恒压充电，充电电流由外部电阻编程设定，从IR引脚连接一种外部电阻到地端可以对充电电流进行编程。在预充电阶段，此管脚电压被调制在0.2V；在恒流充电阶段，此管脚电压被调制在2V。
在恒流模式，计算充电电流公式为：
ICH = 1800V / RIR
其中，ICH 表达充电电流，单位为安培
RIR 表达ISET管脚到地电阻，单位为欧姆
当前需要500毫安充电电流，可按下面公式计算：
RIR = 1800V/0.5A = 3.6kΩ
为了保证良好稳定性和温度特性，使用精度为1%金属膜电阻。
通过测量IR管脚电压可以检测充电电流。充电电流可以用下面公式计算：
ICH = (VIR / RIR) × 900
三、充电状态批示
为了避免过长时间对电池充电，那么就需要显示充电状态，以便顾客在充电结束后切断电源。CN3068有两个漏极开路状态批示端，STAT1和STAT2，这两个状态批示端可以驱动发光二极管。STAT2用来批示充电状态，在充电时，STAT2为低电平；STAT1用来批示充电结束状态，当充电结束时，STAT1为低电平。当电池温度处在正常温度范畴之外超过0.15秒时，STAT1和STAT2管脚都输出高阻态。
当电池没有接到移动电源时，移动电源不久将输出电容充电到恒压充电电压值，由于电池电压检测输入端FB管脚漏电流，FB管脚和BAT管脚电压将慢慢下降到再充电阈值，这样在FB管脚和BAT管脚形成一种纹波电压为100mv波形，同步STAT2输出脉冲信号表达没有安装电池。当电池连接端BAT管脚外接电容C2为4.7uF时，脉冲周期大概为10Hz。
表4.1列出了两个状态批示端及其相应移动电源状态，STAT2管脚接红色LED，STAT1管脚接绿色LED。
表4.1 充电状态批示
STAT2管脚电平（相应LED状态）
STAT1管脚电平（相应LED状态）
状态阐明
低电平（红色LED常亮）
高电平（绿色LED灭）
正在充电
高电平（红色LED灭）
低电平（绿色LED常亮）
充电结束状态
脉冲信号（红色LED闪烁）
脉冲信号（绿色LED亮）
电池没有接好
高电平（红色LED灭）
高电平（绿色LED灭）
三种也许异常状态：
􀁺 输入电压低于电源低电压锁存阈值，
􀁺 输入电压低于电池连接端BAT电压，
􀁺 电池温度异常
当不用某个状态批示功能时，将不用状态批示输出端接到地。
四、充电电路稳定性
为了保证充电器正常工作，需要从电池端BAT到GND之间连接一种电容，电容值为4.7uF。
在恒流模式，IR管脚连接电阻，电容也会影响系统稳定性。普通状况下，在IR管脚没有外加电容时，在此管脚可以外接一种阻值高达50K电阻。如果在IR管脚有外接电容，则在此管脚容许外接电阻值会减小。为了使充电器能正常工作，IR管脚外接电阻，电容所形成极点应高于200KHz。假设IR管脚外接电容C，用下面公式可以计算ISET管脚容许外接最大电阻值：
RIR< 1／(6.28×2×105×C)
为了在IR管脚监测充电电流，或者隔离IR管脚电容负载，可以用一种RC滤波电路，如图4.7所示，这样系统稳定性不受影响。

图4.7 隔离ISET管脚电容负载
五、其他参数设定
TEMP引脚是电池温度检测输入端。将TEMP脚接到电池NTC传感器输出端。如果TEMP管脚电压不大于输入电压47%或者不不大于输入电压84%超过0.15秒，意味着电池温度过低或过高，则充电将被暂停。如果TEMP在输入电压47%和84%之间超过0.15秒，则电池故障状态将被清除，充电将继续。在本充电电路中，将TEMP引脚接地，电池温度监测功能被禁止。
电源输入端需要一种旁路电容，普通状况下，4.7uF电容可以满足规定，对电容类型没有限制，因而C1=4.7uF。

4.3 锂电池保护电路
锂离子电池保护电路涉及过度充电保护、过电流/短路保护和过放电保护，规定过充电保护高精度、保护IC功耗低、高耐压以及零伏可充电等特性。
近年来，PDA、数字相机、手机、便携式音频设备和蓝牙设备等越来越多产品采用锂电池作为重要电源。锂电池具备体积小、能量密度高、无记忆效应、循环寿命高、高电压电池和自放电率低等长处，与镍镉、镍氢电池不太同样，锂电池必要考虑充电、放电时安全性，以防止特性劣化。针对锂电池过充、过度放电、过电流及短路保护很重要，因此普通都规定设计保护线路用以保护锂电池。
由于锂离子电池能量密度高，因而难以保证电池安全性。在过度充电状态下，电池温度上升后能量将过剩，于是电解液分解而产气愤体，因内压上升而发生自燃或破裂危险；反之，在过度放电状态下，电解液因分解导致电池特性及耐久性劣化，从而减少可充电次数。锂离子电池保护电路就是要保证这样过度充电及放电状态时安全性，并防止特性劣化。
本设计选用UCC3952作为锂离子电池保护电路， UCC3952锂离子电池保护电路能加强单个充电电池组使用寿命。该保护电路由内部充电和放电电压限制、带有延时关闭放电电流限制、当电池放电时超低电流睡眠模式等构成。其她特性还涉及片上一种为减少外部元件数量MOSFET管和为减少功率损耗电荷泵，同步尚有低电压充电和放电电池组。此保护电路只需要一种外部电容，并能在短路状态操作和安全关机。
锂电池保护电路如图3.8所示。

图3.8 锂电池保护电路
锂电池保护电路外围电路非常简朴，只需要在CBPS引脚和BNEG之间接一种0.1F外部电容。而BNEG脚连接电池负极，PACK+脚连接电池正极。TCLK脚是生产测试模式引脚，该引脚是在集成电路生产测试过程中用来提供一种高频时钟，在使用时该引脚可不连接或接BNEG。
保护电路功能如下：
1．过流监测和保护
通过内部检测电阻可以对放电电流不断地进行监测。如果内部浮现高电流（超过3A ）并且存在超过1ms，那么就以为是过流。这个延迟使得系统不会因旁路电容影响而产生过流跳闸。在CBPS引脚上接一种0.1uF电容来产生一种记忆时间，以保证芯片在一种极短时间内电池电压低于最低工作电压时能正常工作。
一旦达到过电流条件，内部MOSFET管将关闭，使其恢复正常运营唯一办法是让负载离开系统正极PACK+。过流状态将在其内部电路将负极PACK–和BENG引脚间电压降到50Mv如下时结束，从而恢复到正常工作状态。
2．充电/放电模式控制
当芯片检测处处在过电压状况下，它可以防止任何形式充电，但容许放电。这是通过激活线性控制回路，在其漏极到源终端差动电压基本上控制MOSFET管栅极来实现。线性回路调节MOSFET与100mV差分电压。当该某些合用于轻负载时，回路调节MOSFET阻抗以保持100mV。当负载增长时，减少MOSFET阻抗来保持100mV。在重载（仍低于“过电流”限制级别）时，回路将不会保持控制，并且将MOSFET栅极驱动到电池电压（不是充电输出电压）。在过压状态该MOSFET管RDS （ on ）将高于在正常工作时RDS （ on ）。在此工作模式中，内部MOSFET压降（和有关功率损耗）依然大大低于两个外部背靠背MOSFET，由于其中有体二极管在运营。当芯片检测处处在欠压状况时，将从电池组上断开负载， 并且关闭自身，以最大限度地减少电池组漏电流。几种电路依然供电，把电池组放在充电器中来检测。一旦发现存在移动电源，线性回路将被激活，芯片将容许充电电流进入电池。这种线性控制工作模式，事实上是直到电池电压达到一定限度VUVR ，到那时就会恢复正常工作。

4.4 放电电路
经测试，大多数便携设备充电器输出电压在5V-6V之间，输出电流为500mA。因而，规定对外充电电路输出为5.5V/500mA 。无论使用太阳能板（4.2V）直接对负载充电，还是通过内部蓄电池（3.7V）对负载充电，其电压都低于手机规定5.5V，那么就需要通过电压变换后对负载充电，选取MC34063作为控制电路，进行升压变换后对负载充电。
MC34063在前面太阳能充电电路中已经简介过了，此处不做重复阐明。在本电路中，使用MC34063升压工作模式。
图4.9所示为负载充电电路。

图4.9 负载充电电路
该电路输入电压为3.5V-4.2V，规定输出电压为5.5V，输出电流为500mA。
MC34063设定为升压模式，如图3.9。
依照前面对MC34063简介，要使输出电压为5.5V，则有VOUT =1.25 (1 + R12/R11)，当前取R11=1K，那么R12=3.6K；规定输出电流为500mA,即IOUT=2 Ic ，R9＝0.33／Ic ,则R9=0.3欧。TC引脚外接电容C6为470PF，电感L2为200UH，那么其工作频率为72KHz；C7取220UF，那么该电路输出电压波纹系数为8mV。此外，D4能防止反向输入电压，电容C5具备滤波作用。

5. PCB板设计
在完毕了控制电路设计之后，需要绘制整个充电器原理图，并做出其相应PCB板。普通而言，PCB板制作过程可分为三大环节：原理图设计、产生网络表和PCB板设计。在绘制原理图和制作PCB时，都采用protel99se作为设计软件。
5.1 原理图设计
在制作PCB板之前，一方面应绘制控制电路原理图。
运营protel99se，新建一种设计库，然后新建原理图文献，由于控制电路中CN3068、MC34063、UCC3952以及USB接口、适配器接口等都不能在元件库中找到，因而，就需要自己制作这些元件库及其封装库。
在制作好元件库之后，就可以开始绘制原理图了。先将需要元件从元件库中找到，然后放置在原理图中，就可以绘制导线了。图4.1所示为查找元件对话框。

图5.1 查找元件对话框
值得注意是，为了以便PCB板设计，在绘制原理图时，需要标明元件封装形式，图5.2所示为CN3068设定封装形式。

图5.2 设定元件封装形式
在绘制原理图过程中，要充分运用protel99se所提供原理图绘图工具和各种编辑功能，这样就可得到对的、精美电路原理图。（见附图一）

图5.3 控制电路原理图
5.2 产生网络表
在绘制完毕原理图后，还要产生网络表。网络表是原理图设计和PCB板设计之间一座桥梁，它是电路板自动灵魂，可以从原理图中得到。
在绘制好原理图中单击Design中Create Netlist，在选项中选取如图4.4所示选项，然后单击OK就能产生网络表。

图4.4 生成网络表

5.3 PCB板设计
在进行PCB板设计时，一方面应当导入网络表。单击Design中Netlist,然后选取前面产生网络表，如图4.5所示。

图4.5 导入网络表
在PCB图中装入原理图中所有元件之后，就可以开始PCB板设计了。

6.结论
本文研究和设计了一种太阳能移动电源，一种将运用太阳能为蓄电池进行充电设备，在原有移动电源基本上增长了太阳能充电功能，完善了锂电池保护功能，在各种天气下都能长时间使用，是外出旅行重要电源之一。它具备使用以便、安全可靠、无污染等诸多长处，同步还能应用于数码相机、MP4 播放器、电子词典等充电。
本设计现实意义：
1、太阳能移动电源在阳光下无需交流电源，直接将太阳光能转化为直流电能。随时随处可对手机等小型电器充电，是爱慕出游人士、常出差人士、户外运动人士、业务工作者必备伴侣。
2、太阳能移动电源是高效太阳能电池，内置储能锂电池，可以闲时充好电急时使用。合用于各种型号手机及其他电器，彻底消除了缺电、停电、户外活动偶尔用完电池时候烦恼。
3、太阳能移动电源充电快，无电时阳光照射即可以对手机等充电，并可在对电池充电同步对手机进行充电。
4、可以使用市电（220V交流）给电池充电或直接给用电器充电。
但是，太阳能移动电源也存在某些局限性：
1、太阳能电池板价格较贵，普通为30元/W。并且电池板输出电压还很低，需要进行升压变换后才干对负载充电。
2、太阳能移动电源对环境规定高。太阳能电池板受阳光直射时与没有阳光照射届时输出电压差别很大，在无阳光时几乎无法使用。
3、充电时，不能将负载与太阳能充电器放在相似环境中(多数电器产品是不适当阳光直晒，容易导致内部零件老化)。
4、太阳能电池板效率不高，普通为10%~15%，虽然控制电路效率非常高，整个移动电源效率还是很低。

7.参照文献
[1]秦昌胜，《qcs毕业论文》，百度文库，
[2]曹振萍，《曹振萍论文》，百度文库，
[3]《欧美已采用microUSB作为手机充电器原则》，百度文库，
[4]《太阳能充电器使用阐明书》，百度文库，
[5]《太阳能充电电路资料》，百度文库，
[6]《太阳能充电器（价格）》，百度文库，
[7]如韵电子，《太阳能充电器使用阐明》，百度文库，
[8]王菊花，《王菊花毕业设计1》，百度文库，
[9]电子技术论坛，《开关电源原理及应用》，百度文库，
[10]安森美公司，《TL431中文数据手册》，百度文库，
[11]南京拓徽集成电路有限公司，《TP8350数据手册》，百度文库，
[12]AUK半导体公司，《S9013三极管数据手册》，百度文库，
[13]日富科技，《太阳能充电器报价》，百度文库，

致 谢

历时将近两个月时间终于将这篇论文写完，在论文写作过程中遇到了无数困难和障碍，都在同窗和教师协助下度过了。特别要强烈感谢我论文指引教师—王晓晶教师，她对我进行了无私指引和协助，不厌其烦协助进行论文修改和改进。此外，在校图书馆查找资料时候，图书馆教师也给我提供了诸多方面支持与协助。在此向协助和指引过我各位教师表达最中心感谢！
感谢这篇论文所涉及到各位学者。本文引用了数位学者研究文献，如果没有各位学者研究成果协助和启发，我将很难完毕本篇论文写作。
感谢我同窗和朋友，在我写论文过程中予以我了诸多素材，还在论文撰写和排版灯过程中提供热情协助。
由于我学术水平有限，所写论文难免有局限性之处，恳请各位教师和学友批评和指正！

目 录

1. 引言 1
2. 太阳移动电源方案设计 3
2.1 整体方案设计 3
2.2 控制电路方案设计 3
3.容量计算及设备选型 5
3.1锂电池容量计算及选型 5
4.1 太阳能充电电路 6
4.1.1 设定充电电压 7
4.1.2 设定充电电流 7
4.1.2 设定其他参数 7
4.2 市电充电电路 8
4.2.1适配器电路 8
4.3 锂电池保护电路 14
4.4 放电电路 16
5. PCB板设计 17
5.1 原理图设计 17
5.2 产生网络表 19
5.3 PCB板设计 20

6.结论 21
7.参照文献 22
致 谢 23

摘要
太阳能移动电源系统，是一种可运用太阳能为蓄电池进行充电设备，其原理是太阳能充电器，是外出旅行重要电源之一。它具备使用以便、安全可靠、无污染、成本低等诸多长处，同步还能应用于数码相机、MP4 播放器、电子词典等充电。太阳能移动电源涉及太阳能电池板、控制电路和内部蓄电池，为了使太阳能移动电源在任何天气下都能使用，控制电路涉及：当在户外无220V 交流电时采用太阳能对负载锂离子电池直接充电同步对内部蓄电池充电；当阴雨天或夜晚等阳光局限性时采用配备内部蓄电池对负载锂离子电池充电，从而保证任何状况下不间断。同步，为了使系统更加完善，还加入了市电充电电路，可以使用220V交流电对内部蓄电池充电。因此太阳能移动电源控制电路涉及四个某些：太阳能充电电路，市电充电电路，锂电池保护电路以及放电电路。此外，还要绘制控制电路原理图以及PCB设计。
核心词：太阳能，充电电路，保护电路，原理图，PCB

Abstract
Solar mobile power supply system，which is an equipment employing solar energy to charge for the battery installed，is one of the important power supply during the travel. It is easy to use，safe，reliable，non-polluting，and low cost. Moreover，it can apply to charging for digital cameras，MP4 players，electronic dictionaries and so on. mobile power supply system is consisted of solar panels，control circuit and the internal battery. In order to use it no matter how the weather is，the design of the control circuit should contain the following：When there is no 220V AC outdoors，mobile power supply can use solar to charge for lithium-ion battery in the mobile power supply directly，and charge for the internal battery. When there is no enough sunshine in the rainy days or at night，the lithium-ion battery of the mobile power supply can be charged by the internal configuration battery to ensure uninterrupted under any circumstances. At the same time，in order to make the system more perfect，it should also consider to use 220V AC charging for the internal battery. The control circuit of the mobile power supply should consist of four parts：solar charging circuit，charging circuit with city electric，lithium battery protection circuit，as well as mobile power supply circuit. In addition，the design also consists of the design of schematic and the PCB of the control circuit.
Keywords：Solar energy，charging circuit，protection circuit，Schematic，PCB