自制太阳能手机充电器设计资料

自制太阳能手机充电器使用手机的人都有过这样的经历：外出时手机电池突然没有电了，因充电器不在身边或找不到可以充电的地方，影响了手机的正常使用。为了解决这一问题，本文介绍一种太阳能手机充电器，它使用太阳能电池板，经电路进行直流电压变换后给手机电池充电，并能在电池充电完成后自动停止充电。工作原理 太阳能电池在使用时由于太阳光的变化较大，其内阻又比较高，因此输出电压不稳定，输出电流也小，这就需要用一个直流变换电路变换电压后供手机电池充电，直流变换电路见图 1，它是单管直流变换电路，采用单端反激式变换器电路的形式。当开关管 VT1 导通时，高频变压器 T1 初级线圈 NP 的感应电压为 1正 2 负，次级线圈 Ns 为 5 正 6 负，整流二极管 VD1 处于截止状态，这时高频变压器 T1 通过初级线圈 Np储存能量；当开关管 VT1 截止时，次级线圈 Ns 为 5 负 6 正，高频变压器 T1 中存储的能量通过 VD1 整流和电容 C3 滤波后向负载输出。 电路工作原理简述如下： 三极管 VT1 为开关电源管，它和 T1、R1、R3、C2 等组成自激式振荡电路。加上输入电源后，电流经启动电阻 R1 流向 VT1 的基极，使 VT1 导通。 VT1 导通后，变压器初级线圈 Np 就加上输入直流电压，其集电极电流 Ic 在 Np 中线性增长，反馈线圈Nb 产生 3 正 4 负的感应电压，使 VT1 得到基极为正，发射极为负的正反馈电压，此电压经 C2、R3 向 VT1注入基极电流使 VT1 的集电极电流进一步增大，正反馈产生雪崩过程，使 VT1 饱和导通。在 VT1 饱和导通期间，T1 通过初级线圈 Np 储存磁能。 与此同时，感应电压给 C2 充电，随着 C2 充电电压的增高，VT1 基极电位逐渐变低，当 VT1 的基极电流变化不能满足其继续饱和时，VT1 退出饱和区进入放大区。 VT1 进入放大状态后，其集电极电流由放大状态前的最大值下降，在反馈线圈 Nb 产生 3 负 4 正的感应电压，使 VT1 基极电流减小，其集电极电流随之减小，正反馈再一次出现雪崩过程，VT1 迅速截止。 VT1 截止后，变压器 T1 储存的能量提供给负载，次级线圈 Ns 产生的 5 负 6 正的电压经二极管 VD1 整流滤波后，在 C3 上得到直流电压给手机电池充电。 在 VT1 截止时，直流供电输人电压和 Nb 感应的 3 负 4 正的电压又经 R1、R3 给 C2 反向充电，逐渐提高 VT1 基极电位，使其重新导通，再次翻转达到饱和状态，电路就这样重复振荡下去。 R5、R6、VD2、VT2 等组成限压电路，以保护电池不被过充电，这里以 3.6V 手机电池为例，其充电限制电压为 4.2V。在电池的充电过程中，电池电压逐渐上升，当充电电压大于 4.2V 时，经 R5、R6 分压后稳压二极管 VD2 开始导通，使 VT2 导通，VT2 的分流作用减小了 VT1 的基极电流，从而减小了 VT1 的集电极电流 Ic，达到了限制输出电压的作用。这时电路停止了对电池的大电流充电，用小电流将电池的电压维持在 4.2V。元器件选择和安装调试 VT1 要求 Icm＞0.5A，hEF 为 50-100，可用 2SC2500、2SC1008 等，VD1 为稳压值为 3V 的稳压二极管。 高频变压器 T1 要自制，用 E16 的铁氧体磁芯，Np 用 φ0.21 漆包线绕 26 匝，Nb 用 φ0.21 漆包线绕 8 匝Ns 用 φ0.41 漆包线绕 15 匝。绕制时要注意各线圈的起始端不要搞错，以免电路不起振或输出电压不正常。组装时在两块磁芯间垫一层厚度约为 0.03mm 的塑料薄膜作磁芯气隙。 太阳能电池板使用 4 块面积为 6cm×6cm 的硅太阳能电池板，其空载输出电压为 4V，当工作电流为40mA 时输出电压为 3V。由于直流变换器的工作效率随着输入电压的的增高而增高，因此 4 块太阳能电池板串联后使用，这时电路的输入电压为 12V。读者可根据你能购到的太阳能电池板规格决定使用的数量和联接方法。 其它元件的参数见图 1。 印刷电路板见图 2，尺寸为 45×26mm2。 安装完成后，接上太阳能电池板，并将其放在阳光下，空载时电路输出电压约为 4.2V，当空载输出电压高于 4.2V 时可适当减小 R5 的阻值,反之增加 R5 的阻值。电路工作电流跟太阳光的强弱有关，正常时约为40mA，这时充电电流约为 85mA。