太陽能臺燈收音機(jī)畢業(yè)設(shè)計(論文).

1、 畢業(yè)設(shè)計（論文） 論文題目：太陽能臺燈收音機(jī) 系 別： 專 業(yè)： 班 級： 學(xué) 號： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 摘要：在二十一世紀(jì)的今天，污染和能源緊缺已經(jīng)成為全世界的兩個共同話題，為了我們的社會能持續(xù)和諧的發(fā)展，我們必須要尋找一種新的可減少污染并且能再生的能源，太陽能作為一種新型綠色可再生能源，具有儲能量大、利用經(jīng)濟(jì)、清潔環(huán)保等優(yōu)點。因此，太陽能的利用越來越受到人們的重視，它的利用可以應(yīng)用到我們生活的方方面面，小到為我們家庭提供熱水，大到為宇宙飛船提供能量等等。本設(shè)計是一種切實可行的太陽能充電控制，通過對蓄電池充電，滿足小功率用電器的供電需求。本文介紹的是利用34063實現(xiàn)太陽能充電控制技術(shù)

2、，為臺燈收音機(jī)提供電源，實現(xiàn)綠色供電。本設(shè)計簡單，實用，是對基礎(chǔ)知識應(yīng)用的體現(xiàn)，更重要的是這個設(shè)計滿足社會的需求，有很大的應(yīng)用前景。 關(guān)鍵詞：34063、綠色能源、太陽能、臺燈收音機(jī)Abstract: In the 21st century today, the pollution and energy shortage has become the world's two topics together, in order to we can continue to harmonious development of society, we must find a new can r

3、educe pollution and renewable energy, solar energy as a new type of green renewable energy, has great energy storage, and utilization of economic, clean environmental protection, etc. Therefore, the use of solar energy more and more get the attention of people, its use can be applied to every aspect

4、 of our life, small to provide hot water for our family, big to provide energy for spacecraft and so on. This design is a practical solar battery charging control, through to the battery charging, meet the power needs of small power electrical appliances. Is introduced in this paper using 34063 sola

5、r charging control technology, provide power supply for lamp radio, implement green power supply. This design is simple, practical, is a reflection on the application of the basic knowledge, more important is this design meet the needs of society, there is great application prospect.Key words: 34063

6、, green energy, solar radio, desk lamp目錄摘要.1第一章 緒論.41.1當(dāng)前面臨的能源和環(huán)境問題41.2發(fā)展太陽能的意義51.3光伏發(fā)電的特點6第二章 太陽能臺燈收音機(jī)的設(shè)計方案.72.1 本設(shè)計的總體思路72.2本設(shè)計的總體框圖7第三章 太陽能電池的研究和分析.83.1 太陽能電池的原理8 3.1.1 性能及特點.8 3.1.2 太陽能發(fā)電原理.83.2 太陽能電池板的輸出特性及影響因素10 3.2.1光伏電池的主要參數(shù).10 3.2.2太陽的光照強(qiáng)度對光伏電池轉(zhuǎn)換效率的影響.113.3 本系統(tǒng)所采用的光伏電池12第四章 太陽能電池的研究和分析.13 4

7、.1 可調(diào)節(jié)亮度的臺燈介紹.13 4.1.1 臺燈的工作原理.13 4.1.2 太陽能臺燈的特點.13 4.2 太陽能收音機(jī)介紹.14 4.2.1 太陽能收音機(jī)工作原理.14第五章 聚合鋰電池介紹.17 5.1鋰電池的分類.17 5.2 聚合物鋰離子的發(fā)展趨勢展望.17 5.3 聚合鋰電池的優(yōu)勢.18 5.4 聚合鋰電池的充放電注意事項.19第六章 太陽能充電電路設(shè)計.21 6.1太陽能充電電路及分析.21 6.1.1太陽能電源板充電電路.21 6.1.2鋰電池電源升壓電路.22 6.2 太陽能電池板設(shè)計. 24 6.2.1太陽能電池板部分.24 6.2.2電池充電原理.28第七章 總結(jié)與體會

8、.29 7.1 總結(jié).29 7.2體會.29參考文獻(xiàn).32致謝.33第一章 緒論1、課題研究背景1.1當(dāng)前面臨的能源和環(huán)境問題能源和環(huán)境問題是當(dāng)今世界所面臨的兩大課題。能源猶如人體的血液，為我們的生活提供各種需要。能量以電的形式出現(xiàn)，是現(xiàn)代社會文明的主要標(biāo)志和基礎(chǔ)，特別是以電子產(chǎn)品之類的一些東西的發(fā)明，給人們的生活帶來了很大的方便，提高了人們的生活水平與質(zhì)量。因此，要把能源轉(zhuǎn)換為電能已經(jīng)迫切的成為一種需求，在這方面，人們總是盡可能的把能源轉(zhuǎn)換為電能，電力在終端能源中的比例在不斷提高。但是隨著電能比例的提高也帶來了以下幾個方面的諸多問題。一方面，用于發(fā)電的傳統(tǒng)一次能源如煤、石油等的儲藏量有限。隨

9、著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、人口的增加，目前人類所利用的石油、天然氣和煤炭等化石能源正在逐步消耗，能源危機(jī)已經(jīng)發(fā)展在人類面前。根據(jù)目前探明的儲量和消費計算，石油可用40多年，天然氣可用60多年，煤課用200年左右。中國的能源資源儲量情況更是危機(jī)逼人，中國各種一次能源資源人均低于世界水平，中國的能源需求面臨著更嚴(yán)重的挑戰(zhàn)。而且隨著科技的進(jìn)一步發(fā)展、人口持續(xù)增長等，整個世界面臨著能源需求量成倍增長的挑戰(zhàn)另一方面，成倍的能源供應(yīng)的背后蘊(yùn)藏這巨大的危害，并其影響越來越大，就是由此帶來的環(huán)境問題。當(dāng)前，化石燃料的燃燒已經(jīng)給人們的生活環(huán)境帶來了嚴(yán)重的挑戰(zhàn)：大氣中的顆粒物和二氧化硫濃度增高，由此帶來的直接災(zāi)難就是酸雨，在

10、嚴(yán)重被污染的大氣中人類和其他生物的健康遭受著痛苦的折磨；大量碳化物的燃燒使得大家中的二氧化碳濃度持續(xù)增加，溫室效應(yīng)趨勢明明顯，并且這種勢頭正在延續(xù)，由此帶來的直接災(zāi)難是大氣變暖、水平面上升等。這種由環(huán)境污染衍生的環(huán)境效應(yīng)具有滯后性，往往在污染發(fā)生的當(dāng)時不容易被察覺或預(yù)料到，然而一旦發(fā)生就表示環(huán)境污染已經(jīng)發(fā)展到相當(dāng)嚴(yán)重的地步。環(huán)境污染所帶來的最直接、最容易被人們所感受的后果就是使人類環(huán)境的質(zhì)量下降，影響人類的生活質(zhì)量、身體健康和生產(chǎn)活動。如果不積極采取措施，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，將會嚴(yán)重威脅到人類社會的生存空間。隨著經(jīng)濟(jì)和貿(mào)易的全球化，環(huán)境污染也日益呈現(xiàn)國際化趨勢。因此，無論是從確保長期的能源供應(yīng)，還是

11、從保護(hù)環(huán)境的角度出發(fā)，開發(fā)利用取之不竭而又沒有公害的新能源已是勢在必行。由此在開發(fā)和使用能源的同時，保護(hù)好人類賴以生存的地球環(huán)境與生態(tài)已經(jīng)成為一個全球的重要問題。因此節(jié)約能源、開發(fā)清潔干凈的新能源和再生能源是勢在必行的。1.2發(fā)展太陽能的意義 當(dāng)電力、煤炭、石油等不可再生能源頻頻告急，能源問題日益成為制約國際社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸時，越來越多的國家開始實行“陽光計劃”，開發(fā)太陽能資源，尋求經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新動力。太陽能電池是利用太陽光和材料相互作用直接產(chǎn)生電能，不需要消耗燃料和水等物質(zhì)，使用中不釋放包括二氧化碳在內(nèi)的任何氣體，是對環(huán)境無污染的可再生能源。這對改善生態(tài)環(huán)境、緩解溫室氣體的有害作用具有重大意

12、義。太陽能作為一種清潔、安全、可再生的綠色能源，在本市新能源利用中應(yīng)用比例最高、資源潛力最大、發(fā)展前景最為廣闊，技術(shù)和產(chǎn)業(yè)帶動作用強(qiáng)，是實現(xiàn)本市新能源和可再生能源“高端研發(fā)、高端示范、高端制造”的重要抓手。充分利用首都區(qū)位及科技研發(fā)等優(yōu)勢，加快本市太陽能利用并促進(jìn)其產(chǎn)業(yè)發(fā)展，有利于從戰(zhàn)略上搶占新一輪世界范圍新能源產(chǎn)業(yè)競爭的先機(jī)；有利于應(yīng)對國際金融危機(jī)，擴(kuò)大投資和消費需求；有利于優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、促進(jìn)節(jié)能減排，構(gòu)建低碳發(fā)展模式。 隨著科技的發(fā)展以及人類開發(fā)利用太陽能的技術(shù)突破， 太陽能利用的經(jīng)濟(jì)性將會更明顯。陽能以其獨具的優(yōu)勢，是人類理想的替代能源， 其開發(fā)利用是最終解決常規(guī)能源，特別是化石能源帶來

13、的能源短缺、 環(huán)境污染和溫室效應(yīng)等問題的有效途徑，其開發(fā)利用必將在21世紀(jì)得到長足的發(fā)展， 并在世界能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移中擔(dān)綱重任，成為21世紀(jì)后期的主導(dǎo)能源。目前，太陽能電池的應(yīng)用已從軍事領(lǐng)域、航天領(lǐng)域進(jìn)入工業(yè)、商業(yè)、農(nóng)業(yè)、通信、家用電器以及公用設(shè)施等部門，尤其可以分散地在邊遠(yuǎn)地區(qū)、高山、沙漠、海島和農(nóng)村使用，以節(jié)省造價很貴的輸電線路。但是，從長遠(yuǎn)來看，隨著太陽能電池制造技術(shù)的改進(jìn)以及新的光電轉(zhuǎn)換裝置的發(fā)明，各國對環(huán)境的保護(hù)和對再生清潔能源的巨大需求，太陽能電池仍將是利用太陽輻射能比較切實可行的方法，可為人類未來大規(guī)模地利用太陽能開辟廣闊的前景。1.3光伏發(fā)電的特點 太陽能利用可分為熱利用和光伏發(fā)電

14、兩種方式，熱利用主要在采暖領(lǐng)域多，形式比較單一；而光伏發(fā)電可以把太陽能轉(zhuǎn)換為當(dāng)今最普遍的能源利用形式電能，從而具有熱利用不可比擬的優(yōu)勢。太陽能發(fā)電又分為光電發(fā)電、光化學(xué)發(fā)電、光感應(yīng)發(fā)電和光生物發(fā)電。光伏發(fā)電是利用光伏電池這種半導(dǎo)體器件吸收太陽光輻射，使之轉(zhuǎn)化成電能的直接發(fā)電形式，是當(dāng)今太陽能發(fā)電的主流。與常規(guī)發(fā)電和其他綠色發(fā)電技術(shù)相比，光伏發(fā)電系統(tǒng)具有如下的優(yōu)勢： 是真正的無污染排放、不破壞環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展的綠色能源。太陽能不用燃料，運行成本很小，并且發(fā)電部件不易損壞，維護(hù)簡單； 利用的場合廣泛和靈活，既可以獨立于電網(wǎng)運行，也可以與電網(wǎng)并行運行； 可作為電力用戶供電可靠或提高電能質(zhì)量的不停電電

15、源； 接近負(fù)載中心，減少電網(wǎng)的線損； 發(fā)電的效率不隨發(fā)電規(guī)模的大小而變； 就地可取，無需運輸。光伏發(fā)電系統(tǒng)建設(shè)周期短，由于是模塊化安裝，不僅可用于小到太陽能計算器的幾個毫伏，大到數(shù)十兆瓦的光伏電站，而且可以根據(jù)負(fù)荷的增減，任意添加或減少太陽電池容量，既方便靈活，又避免了浪費。 由于太陽能存在上述的優(yōu)勢，光伏發(fā)電在世界范圍內(nèi)受到高度的重視，發(fā)展很快。但是，目前光伏發(fā)電與電網(wǎng)供電的比較，光伏發(fā)電價格還比較高，不過其維修費用很少，隨著發(fā)電量的增加，其價格會下降，優(yōu)勢才逐漸體現(xiàn)出來。第二章 太陽能臺燈收音機(jī)的設(shè)計方案2.1 本設(shè)計的總體思路本充電器通過太陽能電池板將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，經(jīng)過DC/DC變換

16、電路處理后，由充電電路為負(fù)載供電。鋰電池一般不宜采用全過程恒流充電方式，而是采取開始恒流快速充電，待電池電壓上升到設(shè)定值時，自動轉(zhuǎn)入恒壓充電的方式，并且這樣有利于保存電池容量。文中介紹設(shè)計的太陽能臺燈，與普通的收音機(jī)相比，它的最大優(yōu)勢就是用太陽能電池供電，對環(huán)境沒有任何污染。把太陽能電池板放在一個有陽光的地方，即可以為臺燈收音機(jī)提供一個方便的太陽能充電點。這種便捷的太陽能充電方式幾乎可以在任何地方補(bǔ)充電力。 2.2 本設(shè)計的總體框圖 圖1系統(tǒng)設(shè)計框圖 本設(shè)計是基于單片機(jī)來控制充電部分的電路，通過太陽能電池板把光能轉(zhuǎn)換為電能，為臺燈收音機(jī)供電。第三章 太陽能電池的研究和分析3.1 太陽能電池的原

17、理3.1.1性能及特點 太陽能電池分為單晶硅太陽電池（堅固耐用，使用壽命一般可達(dá)20年。光電轉(zhuǎn)換效率為15。）多晶硅太陽電池（其光電轉(zhuǎn)換效率約14.5，材料制造簡便，節(jié)約電耗，總的生產(chǎn)成本較低非晶硅太陽電池。）非晶硅太陽能電池（其光電轉(zhuǎn)換率為10%，成本低，重量輕，應(yīng)用方便。） 3.1.2太陽能發(fā)電原理： 太陽能不象煤和石油一樣用交通工具進(jìn)行運輸，而是應(yīng)用光學(xué)原理，通過光的反射和折射進(jìn)行直接傳輸，或者將太陽能轉(zhuǎn)換成其它形式的能量進(jìn)行間接傳輸。 直接傳輸適用于較短距離?；旧嫌腥N方法：一、通過反射鏡及其它光學(xué)元件組合，改變陽光的傳播方向，達(dá)到用能地點；二、通過光導(dǎo)纖維，可以將入射在其一端的陽光

18、傳輸?shù)搅硪欢耍瑐鬏敃r光導(dǎo)纖維可任意彎曲；三、采用表面鍍有高反射涂層的光導(dǎo)管，通過反射可以將陽光導(dǎo)入室內(nèi)。間接傳輸適用于各種不同距離。將太陽能轉(zhuǎn)換為熱能，通過熱管可將太陽能傳輸?shù)绞覂?nèi)；將太陽能轉(zhuǎn)換為氫能或其它載能化學(xué)材料，通過車輛或管道等可輸送到用能地點；空間電站將太陽能轉(zhuǎn)換為電能，通過微波或激光將電能傳輸?shù)降孛妗?太陽能的光電轉(zhuǎn)換是指太陽的輻射能光子通過半導(dǎo)體物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿倪^程，通常叫做"光生伏打效應(yīng)”,太陽電池就是利用這種效應(yīng)制成的。 當(dāng)太陽光照射到半導(dǎo)體上時，其中一部分被表面反射掉，其余部分被半導(dǎo)體吸收或透過。被吸收的光，當(dāng)然有一些變成熱，另一些光子則同組成半導(dǎo)體的原子價電子碰

19、撞，于是產(chǎn)生電子-空穴對。這樣，光能就以產(chǎn)生電子-空穴對的形式轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?、如果半?dǎo)體內(nèi)存在P-n結(jié)，則在P型和n型交界面兩邊形成勢壘電場，能將電子驅(qū)向n區(qū)，空穴驅(qū)向P區(qū)，從而使得n區(qū)有過剩的電子，P區(qū)有過剩的空穴，在P-n結(jié)附近形成與勢壘電場方向相反光的生電場。光生電場的一部分除抵銷勢壘電場外，還使P型層帶正電，n型層帶負(fù)電，在n區(qū)與p區(qū)之間的薄層產(chǎn)生所謂光生伏打電動勢。若分別在P型層和n型層焊上金屬引線，接通負(fù)載，則外電路便有電流通過。如此形成的一個個電池元件，把它們串聯(lián)、并聯(lián)起來，就能產(chǎn)生一定的電壓和電流，輸出功率。太陽能發(fā)電原理圖如下： 3.2 太陽能電池板的輸出特性及影響因素 光伏電池

20、的輸出特性包括伏安特性、溫度特性和光譜特性，其中伏安特性和溫度特性主要通過I-V和P-V特性曲線來加以體現(xiàn)。而光譜特性主要研究光伏電池與入射光譜的關(guān)系，所以本文不對其進(jìn)行討論。本節(jié)將著重探討前兩種特性及其相關(guān)參數(shù)。3.2.1光伏電池的主要參數(shù) 光伏電池的幾個重要技術(shù)： 短路電流ISC：在給定日照強(qiáng)度和溫度下的最大輸出電流。 開路電壓VCC：在給定日照強(qiáng)度和溫度下的最大輸出電壓。 最大功率點電流(IM)：在給定日照強(qiáng)度和溫度下相應(yīng)于最大功率點的電流。 最大功率點電壓(VSC)：在給定日照和溫度下相應(yīng)于最大功率點的電壓。 最大輸出功率(PM)：在給定日照和溫度下光伏電池可能輸出的最大功率填充因子

21、(2-4) 光伏電池的轉(zhuǎn)換效率：輸出功率PM與陽光投射到電池表面上的功率PS之比，其值取決于工作點。通常采用光伏電池的最大效率值作為其效率， 3.2.2太陽的光照強(qiáng)度對光伏電池轉(zhuǎn)換效率的影響 圖2-4、圖2-5分別是太陽能電池陣列在溫度為25時，不同日照(S)下表現(xiàn)出的電流-電壓(I-V)和功率-電壓(P-V)特性。從圖2-6可知，太陽能電池陣列的輸出短路電流(ISC)和最大功率點電流(IM)隨日照強(qiáng)度的上升而顯著增大，也就是說式(2-3)中ISC強(qiáng)烈地控制著I的大小。雖然日照的變化對陣列的輸出開路電壓影響不是那么大，但對為電流與電壓相乘的結(jié)果最大輸出功率來說，變化顯著，如圖2-5中虛線與各實

22、線的交點所示。圖2-4不同日照下的I-V關(guān)系曲線圖 圖2-5不同日照下的P-V曲線圖圖2-6太陽能電池的P-V特性曲線3.3本系統(tǒng)所采用的光伏電池 太陽能電池板是太陽能供電系統(tǒng)工作的基礎(chǔ)，是該充電器的核心部分，其功能是將太陽光的輻射能量轉(zhuǎn)化為電能，如今的便攜式數(shù)碼設(shè)備種類較多，所需電壓電流不等，對于輸入功率較大的設(shè)備，必須采用面積較大的電池板，而這又給攜帶帶來不便。因此該設(shè)計采用模塊式組合，根據(jù)不同充電負(fù)載的需要，將太陽能板進(jìn)行組合以達(dá)到具有一定要求的輸出功率和輸出電壓的一組光伏電池。本文以手機(jī)等常用小功率用電設(shè)備為例，說明其太陽能充電器的設(shè)計過程。所選用的太陽能電池板技術(shù)參數(shù)指標(biāo)如下：電壓：

23、6V電流：150-160ma標(biāo)準(zhǔn)測試條件下（溫度25度，AM1.5, 1000w/m2下測試出來的）尺寸：115×86mm厚3mm重量：40g如下圖所示：太陽能電池板第四章、臺燈與收音機(jī)的研究與分析4.1、可調(diào)節(jié)亮度的臺燈介紹 4.1.1臺燈的工作原理就是在燈管線路并聯(lián)一個可調(diào)電阻，當(dāng)電阻滑動的時候，電阻改變，通過它的電流也就改變，因為是并聯(lián)電路，電壓是一定的。當(dāng)并聯(lián)的可調(diào)電阻的電流改變后，通過燈管的電流也就改變了。電流越大，燈管越亮，電流越小，燈管越暗。太陽能臺燈是通過太陽能電池板利用光照,吸收太陽能將其轉(zhuǎn)換為電能,并貯存在蓄電池內(nèi).當(dāng)需要照明時,打開開關(guān),即可用于照明.采用超亮L

24、ED作光源,具有節(jié)能省電的特點,利用太陽能充電,無需頻繁更換電池,適應(yīng)了清潔、環(huán)保的發(fā)展趨勢。該產(chǎn)品攜帶方便,操作簡單,是現(xiàn)代生活中理想的照明工具.雷銘太陽能為此推出一系列太陽能臺燈，有興趣的朋友可以相互交流。4.1.2太陽能臺燈的特點(1)點燈不花錢太陽能供電清潔環(huán)保超節(jié)能，采用高亮度低功耗的高科技散光LED燈作為光源。太陽能發(fā)電板或市電作為電源供應(yīng)。不但移動方便，而且?guī)缀醪缓氖须?。?jīng)氣象部門不完全統(tǒng)計（這個根據(jù)地方不同，也有很大的差異），一般一年晴天占總天數(shù)的65%，用戶在白天出門時將電池盒取出并放置在陽臺上，當(dāng)傍晚回來再將電池盒插入臺燈，供晚上使用。在充裕的太陽下光照一天，臺燈可以連續(xù)使

25、用3.5個小時以上，完全滿足用戶使用一個晚上。這樣就可以靠太陽能來維持學(xué)習(xí)臺燈的供電電源，且不使用國家電網(wǎng)的電來供電，這樣就不存在用戶額外支付電費。當(dāng)沒有陽光時，可以使用交流電供電，60顆高效散光LED燈才3.6W，卻等同于傳統(tǒng)白熾燈45W的亮，但其功耗之低。3.6W的耗電量，一般是帶不動電表。即使帶動了電表，一個整年使用交流電供電，一年產(chǎn)生的電費也就在6元里面，所以本臺燈對用電量來說幾乎是免費使用的。（2）護(hù)眼保健燈直流照明無頻閃無輻射提到臺燈的護(hù)眼和保健功能，就必須先了解“頻閃”和“電磁輻射”的含義以及對人體產(chǎn)生的危害。簡單的說，直接使用交流電的光源必然存在頻閃，發(fā)熱量大的光源也必然存在熱

26、輻射。這個不難理解，市場上眾多的所謂“護(hù)眼”燈其實根本無法做到零頻閃和零輻射。而本產(chǎn)品是使用低壓直流供電，發(fā)熱量極低（LED是低功耗產(chǎn)品），即使本臺燈用交流電供電，也是使用了適配器，已經(jīng)將交流電變成了直流低壓電，這樣才能真正做到零頻閃和零輻射。（3）停電長明燈完全具應(yīng)急燈功能產(chǎn)品帶有充電功能，當(dāng)用戶用交流適配器供電時，一方面給LED點亮提供能源，另一方如果電路板控制系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)電池電壓低時能夠及時對內(nèi)部鎳氫電池充電，充滿后自動停止（帶負(fù)載充電一般11小時就能從無到充滿，如果電池有較多的余電，那么充電時間更短。）。停電時內(nèi)部電路會直接切到內(nèi)部鎳氫電池供電，電池充滿情況下，高亮度點亮?xí)r間長達(dá)7.5小時

27、。當(dāng)連續(xù)停電無法實現(xiàn)交流充電，可以直接將取出電池盒放置在太陽下暴曬一天，就可以讓用戶使用1天。在電力緊缺時常停電，給人們的生活帶來諸多不便，特別是夏天，一則容易停電，另一則陽光非常的充裕，這樣到了晚上，用戶根本不要擔(dān)心因為停電而誤了學(xué)習(xí)做作業(yè)或其他的事情。本臺燈即可提供長時間的高效照明。（4）超長壽命燈低電壓小電流供電，光衰系數(shù)遠(yuǎn)小于熒光燈采用低功耗高亮度散光的LED燈是環(huán)保高科技產(chǎn)品，只需低電壓小電流供電即可，它的使用壽命要比日光燈長10倍、比白熾燈長100倍。（5）低壓安全燈低壓供電無安全隱患9V電壓供電，使用時不存在誤觸燈頭等造成傷害的問題。特別對好動的孩子，即使直接用手去觸摸臺燈內(nèi)部的

28、導(dǎo)線接頭或金屬片，也不會存在任何的觸電事故。非常的安全。（6）環(huán)保內(nèi)部使用的是鋰離子電池，符合國際環(huán)保公約要求，可以反復(fù)使用。使用取之不盡，用之不絕的清潔能源太陽能，節(jié)能環(huán)保，無二次污染。（7）一物多用電池組件與燈體之間由于采用插卡式連接，電池組件可方便地從燈體上拔插下來，放置在太陽光下進(jìn)行自動充電。充滿后，可以直接放置在臺燈底盤槽上，供臺燈照明，也可以將電池盒內(nèi)的電板直接取下，為本公司生產(chǎn)的其他壁燈吊燈供電使用，插卡即可。同時電池盒上有USB接口，可以直接為公司生產(chǎn)的其他燈具供電和充電使用，真正做到一物多用，使得本產(chǎn)品功能更加強(qiáng)大，實用。（8）構(gòu)造新型時尚本臺燈具有外觀新型，簡潔時尚，經(jīng)久耐

29、用，質(zhì)量可靠穩(wěn)定，使用壽命較長等優(yōu)點。4.2、太陽能收音機(jī)介紹4.2.1太陽能收音機(jī)工作原理小型太陽能收音機(jī)的電路如圖1所示。它采用一只微型收音機(jī)專用集成電路A做高頻放大和檢波，后面用兩只三極管VT1、VT2作低頻放大和射極輸出，最后推動8低阻耳塞機(jī)放音。圖為太陽能收音機(jī)電路A（型號為YS414）是一種直接放大檢波式收音機(jī)專用集成電路，它采用TO-92型塑封包裝，其包裝形式與普通9014型塑封小功率晶體三極管完全相同，外形和引腳排列如圖2（A）所示。各引腳功能：G腳為公共接地端，I腳為輸入端，O腳為輸出端。YS414型集成電路內(nèi)部由9只三極管、16只電阻器和4個電容器組成，功能包括一級高阻輸入

30、緩沖、三級高頻放大和一級檢波，其內(nèi)部電路框圖如圖2（B）所示。YS414集成電路具有輸入阻抗高、增益大、耗電省、外圍元件少、電路無需調(diào)試等特點，非常適合用于制作微型簡易收音機(jī)。當(dāng)有太陽強(qiáng)光（或燈光）照射到太陽能電池板BP上時，BP表面即發(fā)生光伏效應(yīng)，其兩端輸出一定功率的電能，供收音機(jī)電路工作。磁性天線L和可變電容器C1組成調(diào)諧回路，這是一個并聯(lián)諧振電路，調(diào)節(jié)C1可改變諧振頻率，起到選擇所要接收電臺信號的作用。磁性天線L采用了中波專用磁棒，具有較高的靈敏度，可不用外接天線，并且在接受電臺時有一定的方向性。由于A具有極高的輸入阻抗，所以調(diào)諧回路可直接接在A的輸入端I和通過C2入地，而不必象大多數(shù)收

31、音機(jī)那樣經(jīng)次級線圈耦合輸入。被送入A的電臺信號，經(jīng)A內(nèi)部電路進(jìn)行多級高頻放大和檢波后，從其O腳輸出音頻電信號。R1是A的輸入級偏流電阻器，它通過A的輸出負(fù)載電阻器R2接BP正極，可同時使A具有自動增益（AGC）控制能力。如果收音機(jī)接收到的信號較強(qiáng)，A的工作電流就會增加，在R2上的電壓降也隨之增加，使得A的工作電壓下降，內(nèi)部電路增益亦下降，導(dǎo)致A輸出信號減小，這樣就完成了自動增益控制作用。R2偏大時，AGC控制作用太強(qiáng)，會使電路增益明顯降低；R2偏小時，AGC控制作用太弱，會使電路產(chǎn)生自激嘯叫聲。C3為高頻旁路電容器，它能濾除檢波信號中所包含的不需要的高頻成分；C3選取合適的容量，不僅可獲得良好

32、的音質(zhì)，而且還可獲得較佳的自動增益控制特性。由A的O腳輸出的音頻信號，通過耦合電容器C4送到電位器RP進(jìn)行音量調(diào)節(jié)，然后再通過耦合電容器C5送到VT1、VT2構(gòu)成的低頻放大電路進(jìn)行功率放大，最后推動8耳塞機(jī)放音。VT1構(gòu)成前置放大器，它對音頻信號進(jìn)行電壓放大；VT2構(gòu)成射極跟隨器，將插孔XS內(nèi)所接8耳塞機(jī)的阻抗變換為VT2電流放大系數(shù)的倍（即×8），以解決VT1所輸出的高阻抗不能夠與8耳塞機(jī)直接相匹配的問題；射極跟隨器同時具有電流放大作用，可使耳塞機(jī)聲音更為響亮。R3是VT1的直流偏置電阻器，由于VT2的基極直接與VT1的集電極相連，所以調(diào)節(jié)R3阻值可同時調(diào)整VT1和VT2的工作點；

33、R4為VT1的發(fā)射極電流負(fù)反饋電阻器，其作用是進(jìn)一步穩(wěn)定VT1和VT2的工作點。 第五章、聚合鋰電池介紹5.1鋰電池的分類根據(jù)鋰離子電池所用電解質(zhì)材料不同，鋰離子電池可以分為液態(tài)鋰離子電池(lithium ion battery, 簡稱為LIB)和聚合物鋰離子電池(polymer lithium ion battery, 簡稱為LIP)兩大類。聚合物鋰離子電池所用的正負(fù)極材料與液態(tài)鋰離子都是相同的，電池的工作原理也基本一致。它們的主要區(qū)別在于電解質(zhì)的不同, 鋰離子電池使用的是液體電解質(zhì), 而聚合物鋰離子電池則以固體聚合物電解質(zhì)來代替, 這種聚合物可以是“干態(tài)”的,也可以是“膠態(tài)”的,目前大部分

34、采用聚合物膠體電解質(zhì)。聚合物鋰離子電池可分為三類：    （1）固體聚合物電解質(zhì)鋰離子電池。電解質(zhì)為聚合物與鹽的混合物，這種電池在常溫下的離子電導(dǎo)率低，適于高溫使用。    （2）凝膠聚合物電解質(zhì)鋰離子電池。即在固體聚合物電解質(zhì)中加入增塑劑等添加劑，從而提高離子電導(dǎo)率，使電池可在常溫下使 用。    （3）聚合物正極材料的鋰離子電池。采用導(dǎo)電聚合物作為正極材料，其比能量是現(xiàn)有鋰離子電池的3倍，是最新一代的鋰離子電池。由于用固體電解質(zhì)代替了液體電解質(zhì),與液態(tài)鋰離子電池相比，聚合物鋰離子電池具有可薄形化、任意

35、面積化與任意形狀化等優(yōu)點，也不會產(chǎn)生漏液與燃燒爆炸等安全上的問題，因此可以用鋁塑復(fù)合薄膜制造電池外殼，從而可以提高整個電池的比容量；聚合物鋰離子電池還可以采用高分子作正極材料，其質(zhì)量比能量將會比目前的液態(tài)鋰離子電池提高50以上。此外,聚合物鋰離子電池在工作電壓、充放電循環(huán)壽命等方面都比鋰離子電池有所提高?；谝陨蟽?yōu)點，聚合物鋰離子電池被譽(yù)為下一代鋰離子電池。  5.2聚合物鋰離子的發(fā)展趨勢展望     聚合物鋰離子電池在全球技術(shù)成熟并商業(yè)化已經(jīng)2年多時間了，雖然銷量在快速增長，但其市場份額尚低于10%，與液態(tài)鋰電90%的市場份額無法相比，大大低

36、于人們的預(yù)期。由于各種原因，目前市場上聚合物的價格普遍要高于液態(tài)鋰電，但是，由于移動電器的競爭模式正在悄悄地發(fā)生變化，特別是聚合物電池給移動電器帶來的設(shè)計價值創(chuàng)新（如4mm厚度以下的優(yōu)越性能、大型規(guī)格電池），聚合物電池正被越來越多的手機(jī)、移動DVD等設(shè)計人員所認(rèn)識，因而聚合物廠商還是信心十足，堅信聚合物的時代一定會到來?？梢詮氖謾C(jī)的發(fā)展看聚合物鋰離子電池的發(fā)展趨勢。目前手機(jī)有以下幾個發(fā)展趨勢：    (1) 手機(jī)本身向小型化、超薄化方向發(fā)展，以方便消費者的攜帶；    (2) 手機(jī)設(shè)計的個性化，表現(xiàn)在設(shè)計理念已經(jīng)不再是原來方方正正的形

37、狀，不規(guī)則形狀、曲線、弧面設(shè)計造型成為手機(jī)設(shè)計美學(xué)化的主流；    (3) 使用彩屏、手機(jī)功能的不斷增加。為了使手機(jī)小型化，電池減小、減薄是一個最有效的途徑。4mm以下厚度電池有成為薄型手機(jī)配置的主流趨勢，從性價比來講，這是聚合物的特長。不規(guī)則形狀、曲線、弧面設(shè)計造型的手機(jī)給電池留下的有效空間變成了不規(guī)則形狀。液態(tài)的長方型不能有效利用空間，容量較低，而疊片式聚合物可以將這種不規(guī)則空間最有效地利用起來，使容量放大。最近TCL金能公司推出的圓弧型電池、梯形電池、背包電池能使手機(jī)比使用相應(yīng)規(guī)格的液態(tài)電池容量增加50%以上。手機(jī)功能越來越多，導(dǎo)致耗電越來越多。要求電池容量

38、相應(yīng)地增加。在不增加電池厚度的情況下，聚合電池是有明顯優(yōu)勢的。與此相似，筆記本電腦、藍(lán)牙耳機(jī)、小靈通手機(jī)、移動DVD等電器都在向移動、便攜化方向發(fā)展，都配上了液晶顯示，而且功能在不斷增多，液晶屏幕在不斷增大。這些都給聚合物鋰離子電池提供了無限的商機(jī)。 5.3、聚合鋰電池的優(yōu)勢1、安全性能好聚合物鋰電池在結(jié)構(gòu)上采用鋁塑軟包裝，有別于液態(tài)電芯的金屬外殼，一旦發(fā)生安全隱患，液態(tài)電芯容易爆炸，而聚合物電芯最多只會氣鼓。2、重量輕聚合物電池重量較同等容量規(guī)格的鋼殼鋰電輕40%，較鋁殼電池輕20%。3、厚度小，能做得更薄普通液態(tài)鋰電采用先定制外殼，后塞正負(fù)極村料的方法，厚度做到3.6mm以下存在技術(shù)瓶頸，

39、聚合物電芯則不存在這一問題，厚度可做到1mm以下，符合時下手機(jī)需求方向。4、形狀可定制聚合物電池可根據(jù)客戶的需求增加或減少電芯厚度，開發(fā)新的電芯型號，價格便宜，開模周期短，有的甚至可以根據(jù)手機(jī)形狀量身定做，以充分利用電池外殼空間，提升電池容量。5、容量大聚合物電池較同等尺寸規(guī)格的鋼殼電池容量高1015%，較鋁殼電池高510%，成為彩屏手機(jī)及彩信手機(jī)的首選，現(xiàn)在市面上新出的彩屏和彩信手機(jī)也大多采用聚合物電芯。6、保護(hù)板設(shè)計簡單由于采用聚合物材料，電芯不起火、不爆炸，電芯本身具有足夠的安全性，因此聚合物電池的保護(hù)線路設(shè)計可考慮省略PTC和保險絲，從而節(jié)約電池成本。7、放電特性佳聚合物電池采用膠體電

40、解質(zhì)，相比液態(tài)電解質(zhì)，膠體電解質(zhì)具有平穩(wěn)的放電特性和更高的放電平臺。8、內(nèi)阻小聚合物電芯的內(nèi)阻較一般液態(tài)電芯小，目前國產(chǎn)聚合物電芯的內(nèi)阻甚至可以做到35m以下，極大的減低了電池的自耗電，延長手機(jī)的待機(jī)時間，完全可以達(dá)到與國際接軌的水平。這種支持大放電電流的聚合物鋰電更是遙控模型的理想選擇，成為最有希望替代鎳氫電池的產(chǎn)品。5.4聚合鋰電池的充放電注意事項5.41充電充電電流及充電電壓不得超過以下標(biāo)準(zhǔn)，如超過規(guī)定值可能會對電芯的充放電性能、機(jī)械性能及安全性造成造成損壞，進(jìn)可能導(dǎo)致發(fā)熱及泄漏。電池充電器必須能恒流恒壓充電；充電時的單體電池充電電流必須在1c5a以下；充電時溫度范圍在0+45；充電時電

41、壓不能超過4.23v。5.4.2放電放電電流不得超過以下標(biāo)準(zhǔn)，放電必須在本標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)進(jìn)行。單體電池放電電流必須小于2c5a；放電時溫度范圍在-20+60；單體電池放電終止電壓不小于2.75v。5.4.3過放電需要注意的是，在電芯長期未使用期間，它可能會用其自放電特性而處于某種過放電狀態(tài)。為防止過放電的發(fā)生，電芯應(yīng)定期充電，將其電壓維持在3.0v以上。過放電會導(dǎo)致電芯性能、電池功能的喪失。不能過放電使單體電池低于2.5v。第六章、太陽能充電電路設(shè)計6.1、太陽能充電電路及分析6.1.1太陽能電源板充電電路圖6-1是太陽能電源板充電池電路，如下圖所示。圖6-1 太陽能電源板充電池電路電路分析：太陽

42、能電源板的功率很低，太陽能電源板跟電池連接充電的電路一定要簡單，否則會造成轉(zhuǎn)換效率很低，失去了太陽能的意義。本電路選擇直接通過低壓降的肖特基整流2極管D401連接電池，這是最簡單的連接方式。太陽能電源板在空載時發(fā)電電壓有6V之高，但受發(fā)電功率的影響他提供的電流很小在33mA左右，D401直接連接太陽能電源板和鋰電池，33mA的電流流過D401對D401沒有構(gòu)成安全威脅，可以直接連接。太陽能的平均輸出功率在200mW左右，D401的壓降在0.4V左右，不算鋰電池內(nèi)阻。則D401上的功耗是：P=0.4V/（0.4V+3.7V）X0.2W=0.02W，在安全的范圍內(nèi)。換效率的計算：n=有用功率/總功

43、率=1-0.02W/0.2W=0.9效率是不考慮電池內(nèi)阻的情況下計算得到的結(jié)果，電池內(nèi)部的“電能-化學(xué)能”轉(zhuǎn)換效率計算很復(fù)雜，也不是單單電學(xué)方面知識能解釋的，在這里就不再討論化學(xué)電池那方面的問題。6.1.2、鋰電池電源升壓電路 圖3-4鋰電池電源升壓電路這是一個“Boost開關(guān)電感升壓電路”， 把3.7V升壓到5.1V。其的基本原理是根據(jù)Boost升壓斬波結(jié)構(gòu)來進(jìn)行升壓變換，下面討論一下Boost的變換原理。圖3-5 Boost升壓斬波變換結(jié)構(gòu)圖Ui是穩(wěn)定的直流電源、L是電感有儲能作用、S是開關(guān)管、 VD是整流2極管、C是濾波電容、RL 是負(fù)載電阻。圖3-7 開關(guān)S的PWM控制波形 從能量守恒

44、角度分析Boost升壓斬波：初始狀態(tài)前S斷開、L的電流穩(wěn)定了Io=Ui-UVD/RL,消耗功率為： P=Ui.IL ;當(dāng)S閉合時，IL沿著充電曲線上升，Ui輸出功率變大。S再次斷開，電流開始下降，但總是大于或等于I0，則輸出功率比S靜態(tài)時變大、負(fù)載不變的情況下則輸出電壓和電流都應(yīng)該變大，這就是他的斬波升壓原理。電流、電壓定律分析Boost升壓斬波過程：1、 初始狀態(tài)開關(guān)S斷開的時候，Ui通過L-VD-C/RL形成回路，穩(wěn)定時UC=Ui，L的初始電流大小I=Ui/RL。2、 開關(guān)S導(dǎo)通的時候Ui通過L-S形成回路， L被短路后沿著電感充電曲線從I=Ui/RL充電、由于S的開關(guān)頻率很高可以認(rèn)為是線

45、性充電的，則根據(jù)基爾霍夫電壓定律得：Ui=UL=L dI/dton （左正右負(fù)），則dI=Ui ton/L . VD反向截止，Ui不再向C提供能量，電容C上的能量通過RL 放電，電壓有所下降。這時Uc<Ui.3、 開關(guān)S斷開，Ui-L-VD-C/RL形成回路。存儲在L上的能量向C釋放，開始電流大小為I= Ui ton/L，然后沿著電感放電曲線從I+dI開始放電。當(dāng)放電電流比RL上的耗電電流大2倍以上時（則dI>I），電容C的充電比耗電大，Uc電壓得到了升高。6.2、太陽能電池板設(shè)計6.2.1太陽能電池板部分太陽能電池包括一個 p-n 接點，光能（光子）在此使得電子和空穴重新組合，從

46、而產(chǎn)生電流。由于 p-n接點的特性類似于二極管，因此我們通常將圖 1 所示的電路用作太陽能電池特性的簡化模型。太陽能電池包括一個 p-n 接點，光能（光子）在此使得電子和空穴重新組合，從而產(chǎn)生電流。由于 p-n接點的特性類似于二極管，因此我們通常將圖 2 所示的電路用作太陽能電池特性的簡化模型。 圖 2 太陽能電池的簡化電路模型電流源 IPH 生成的電流與太陽能電池接收的光照量成正比。在不接負(fù)載時，幾乎所有生成的電流都流經(jīng)二極管 D，其正向電壓決定著太陽能電池的開路電壓 (VOC)。VOC 因不同類型太陽能電池的具體特性而有所差異。但對大多數(shù)硅電池來說，VOC 值都在 0.5V0.6V 之間，

47、這也是 p-n 接點二極管的正常正向電壓范圍。 并行電阻 (RP) 表示實際電池發(fā)生的較小漏電流，而 Rs 則表示連接損耗。隨著負(fù)載電流的增加，太陽能電池生成的電流會有更多一部分偏離二極管而進(jìn)入負(fù)載。對大多數(shù)負(fù)載電流值來說，這對輸出電壓僅產(chǎn)生很小的影響。 圖 3 顯示了太陽能電池的輸出特性。太陽能電池的輸出隨著二極管的 I-V 特性不同而略有變化，且串聯(lián)電阻 (RS) 也會造成較小的壓降，但輸出電壓基本保持為常量。不過，在某一時刻，通過內(nèi)部二極管的電流會非常小，導(dǎo)致偏置不足，這樣二極管上的電壓會隨負(fù)載電流的上升而快速下降。最后，當(dāng)所有生成的電流都流經(jīng)負(fù)載而不通過二極管時，輸出電壓為零。這種電流

48、稱作太陽能電池的短路電流 (ISC)，它與 VOC 都是決定電池工作性能的主要參數(shù)，因此，我們將太陽能電池視為“電流有限的”電源。當(dāng)輸出電流增加時，輸出電壓會下降，最后降為零，這時負(fù)載電流為短路電流。 圖 3 典型的太陽能電池 I-V 特性在大多數(shù)應(yīng)用中，理想情況是盡可能從太陽能電池獲得最大電力。由于輸出功率是輸出電壓與電流的乘積，因此我們應(yīng)明確電池哪部分工作區(qū)能實現(xiàn)最大的輸出電壓與電流乘積值，即所謂的最大功率點 (MPP)。在一種極端情況下，輸出電壓為最大值(VOC)，但輸出電流為零；在另一種極端情況下，輸出電流為最大值 (ISC)，但輸出電壓為零。在上述兩種情況下，輸出電壓與電流的乘積均為

49、零，因此，MPP 必須在兩種極端情況之間。 我們可以很容易地證明（或通過實驗觀察到），不管在何種應(yīng)用，MPP 實際上總會出現(xiàn)在太陽能電池輸出特性圖的轉(zhuǎn)彎處（見圖 4）。實踐中的問題在于，太陽能電池 MPP 的確切位置會隨著光照和環(huán)境溫度的變化而變化，因此，為了盡可能利用太陽能，系統(tǒng)設(shè)計時必須在實際工作條件下實現(xiàn)或接近 MPP。 圖 4 太陽能電池輸出特性我們可通過幾種不同方法來跟蹤太陽能電池板系統(tǒng)的 MPP，不過這些方法通常會比較復(fù)雜，特別對衛(wèi)星等關(guān)鍵任務(wù)系統(tǒng)來說更是如此。不過，在許多低成本系統(tǒng)中，我們并不必強(qiáng)求 MPP 跟蹤系統(tǒng)的精確性。簡單的低成本解決方案只要能收集到可用能量的 90% 左

50、右就可以了。充電控制系統(tǒng)如何讓太陽能電池的工作接近 MPP 呢？ 動態(tài)電源路徑管理 (DPPM) 技術(shù)能滿足跟蹤 MPP 的設(shè)計挑戰(zhàn)。圖 5顯示了鋰離子電池充電應(yīng)用的電路，可實現(xiàn)太陽能電池板電力的最大化，且我們能用 MOSFET Q2 來調(diào)節(jié)電池充電電流、充電電壓或系統(tǒng)總線電壓。太陽能電池板用作電源，對單節(jié)鋰離子電池進(jìn)行充電。太陽能電池板包括一系列硅單元串，每串包括 11 個硅單元，就好像電流有限的電壓源，電池板的尺寸及光照量決定著電流的大小。 DPPM 能夠監(jiān)控系統(tǒng)總線電壓 (VOUT) 隨電流限制電源的下降。系統(tǒng)總線連接的電容 (Co) 開始放電，一旦系統(tǒng)和電池充電器所需電流大于太陽能電池

51、板提供的電流，就會使系統(tǒng)總線電壓下降。一旦系統(tǒng)總線電壓降到預(yù)設(shè)的DPPM 閾值，電池充電控制系統(tǒng)將在 DPPM 閾值位置調(diào)節(jié)系統(tǒng)總線電壓。我們可通過降低電池充電電流來實現(xiàn)上述目的，從而獲得太陽能電池板的最大電力。DPPM 控制電路設(shè)法達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)條件，使系統(tǒng)獲得所需的電力，并用剩余電力給電池充電，這樣，我們就能最大化太陽能電池板的電力，并提高系統(tǒng)的可靠性。 圖 5用太陽能電池板給一節(jié)鋰離子電池充電圖中太陽能電池板提供的最大輸出電壓 (VOC) 通常在 5.5V6.0V 之間。由于該電壓低于預(yù)定義的 6V 輸出調(diào)節(jié)電壓，因此 MOSFET Q1 完全打開。如果系統(tǒng)和電池充電器所需的總電流超過太陽能電池根據(jù)光照量決