1、 1 毕业设计文献综述 电子信息工程 手机充电器的设计与制作 前言 随着人们生活水平质量的提高，手机，作为人们必不可少的日常生活用品之一，也越来越普及。然而，在使用手机的过程中，相信有很多人曾经遇到手机没电却没有地方进行充电这种情况，从而引起使用上的不便。因此，如何解决手机“应急”充电，已经成为一个重要问题。 与此同时，随着环境污染、生态破坏、资源枯竭等问题日益严重，太阳能作为一种可持续、无污染的新生能源已经被越来越多的人所重视。太阳能作为一种可再生能源逐步在各个领域得到广泛应用，若能以太阳能电池组件为基础，设计出成本低廉的太阳能手机充电器，直接完成太阳能辐射到电能转换，必然会为个人移动通信带
2、来极大的方便。太阳能手机充电器，因此进入了人们的视线。 本次设计，就是利用太阳能，通过设计电路，太阳能由太阳能电池板转换成电能，经过升压电路、稳压电路、充电电路后达到手机电池充电要求，直接为手机电池充电。做到只要有阳光光照的地方，就可以随时随地的为手机充电。 主题 1、 手机充电器的发展 自从有了手机，就有了手机电池充电器，充电器也是随手机以其搭配购买的。 最初的充电器搭配是两个，既传统的“两电两充”，其中一个是与手机插接的直冲 ，另一个是装入电池的座充。直冲与座充充电时对充电电压要求不一样，直冲的输出电压时 5V，座充的输出电压是 4.2V。充电电流一般都在 100-500mA之间。 而由于
3、手机品种繁多，充电接口和电池大小不一，导致充电池各不相同，一旦充电器损坏或遗失，就很购买到相配的充电器。针对这种情况，万能充电器也就应运而生了。万能充电器是通过调整输出电源接触点，用夹钳夹住电池已达到给不同大小的手机电池充电的目的。但该充电器也有几个缺点，每次充电都要调2 整触点，对位比较困难，触点与电池接触容易松动脱落。 国际上针对充电器的质量问题和资 源浪费问题，开始对充电器做出各种规范，我国也从 2007 年 6 月开始对手机充电器执行统一接口的新标准。新标准规定每一款充电器都必须带有统一标准的 USB 接口。但是不同的手机的数据接口各不相同，导致市场上出现了林林种种的数据线和转换接头。
4、因此，欧洲于 2009年制定了新的充电器标准。 但是，即使统一了充电器与手机的接口，但手机电池的大小确实不可能统一的，所以万能充还是有很大的市场空间。而万能充电器技术也出现了一些新的动向。 无线充电器：利用电磁波感应原理进行充电，在发送和接受端各有一个线圈，发送端线圈接连电源产生电磁 信号，接收端线圈感应发送的电磁信号产生电流给电池充电。但无线充电器价格昂贵，普遍推广纯在现实问题。 太阳能手机充电器，即本次设计内容，将光能转换成电能为手机电池进行充电。 2、太阳能手机充电器的原理及发展 太阳能电池是通过光电效应或光化学效应直接把光能转化成电能的装置，目前处于主流的是应用光电效应原理工作的太阳能
5、电池，其基本材料是以半导体。当 P-N 结受光照时，样品对光子的本证吸收和非本证吸收都将产生光生载流子，即引起光伏反应，产生一与 P-N 结内建电场方向相反的光电电场，其方向由 P区指向 N 区。赐电场使势垒降低 ，其减少量即为光生电势差， P 端正， N 端负，由此产生的结电流由 P 区流向 N 区，形成单向导电，发挥与电池一样的功能。 简易形式的太阳能手机充电器包括以下两种： 1）直接充电器：直接充电器部分采用钱包式，不封采用硬盒式。其特点是将光电池产生的电直接疏导手机中，结构非常简单，但存在一定的安全隐患。 2）经过整流的太阳能充电器：其特点是将光电板产生的电能首先经过重处理以后才输入到
6、手机电池中。这个电路对手机起到一定的保护作用。 而太阳能手机充电器经过不断地改善发展，目前已经形成比较完善的太阳能手机充电器。这类充电器功能比较完 善，性能也比较出众。它弥补了太阳能的不足，普遍采用内置充电电池的办法解决无日光石无法充电的不足。当日光较弱或3 这阴雨天气，太阳能电池板输出的电能无法满足电池雪球，就利用存储在蓄电池中的电能对手机电池进行充电。同时这类充电器采用了比较完备的充电控制电路，在电池充满电视自动停止充电，对手机的保护大为提高。 3、太阳能手机充电器的设计思路 经过近几年的发展，目前市面上已经有许多形形色色的太阳能手机充电器，但终其基本原理，都是大同小异的。太阳能经过太阳能
7、电池板转换成电能时，由于太阳光的变化较大，电池板内阻较高，因此输 出电压不稳定，输出电流较小，故需要用充电控制电路将电池板输出的直流电压变换后给电池充电。当光线适宜时，直接通过电池板吸收太阳光，将光能转化成电能；当光线不好时，电池板输出电压较低，达不到充电电路的工作电压，要应用升压电路、稳压电路，为充电器提供一个叫稳定的工作电压；当阴雨天气、夜晚等光线条件很差时，利用系统内部的蓄电池并通过升压电路为手机充电。 而充电器的充电控制电路主要是基于两方面设计的：基于单片机的和基于芯片的。 基于单片机（如 51 系列单片机 89C51）的太阳能充电器是以太阳能电池板为能源核心对硬件电路 进行充电，控制
8、电路以单片机为核心，整个系统由电源交换电路、采样电路处理器、脉宽调制控制器和电池组成。系统对数据的采集及处理都由单片机实现。单片机最小系统的核心部分包括单片机芯片、振荡电路及复位电路。太阳能电池板对单片机进行供电，单片机通过脉宽调制（ PWM）对手机电池充电进行智能控制：通过采样电路实时太阳能电池板的输出电压和电路以及电池的充电状态，通过 PWM 方式控制供电电流的大小，并采用一定的算法寻找最大功率点以提高能量的使用率。而 PWM 控制部分是由单片机输出的 PWM波通过控制电路实现的，主控制器和它采用中断 的方式进行通讯，控制其增大或减小脉宽。 基于芯片的以芯片 ICR1211 为例。 ICR
9、1211 内含振荡器、 PWM 控制电路、基准电压电路、基准电流电路、错误检测电路、保护电路以及低压自锁电路，是一款低纹波、高效进步式直流变换器件。一般情况下，充电器有两个供电电源，及太阳能电池板和一个蓄电池，两个供电电源可单独供电。利用二极管及指示灯只是光线强弱是否可用电池板冲电及防止蓄电池通过电池板放电。当芯片外接限4 流型充电电源和 P 沟道场效应管，可以对电池进行安全有效的快充：在不使用电感的情况下，达到很低的功率耗散，可以实现预充 电，具有过压保护及温度保护功能，其浮充方式能够使电池容量充至最大。并且芯片可自动检测充电电源即太阳能电池板，当电压不足够给电池充电时，可自动关断以介绍电池
10、的漏电。 4、小结 本次设计旨在研究出简单、可靠的太阳能手机充电器，以备外出或无电源可充电时而对手机没电在使用上引起的不便，也让大家更加的了解太阳能。在 21世纪，太阳能必将成为最实用的新生资源之一，为地球环境的保护、资源的可持续发展贡献一份力。而太阳能手机充电器也将由于其具有节约能源，结构简单，便于携带，实用灵活等特点，必将会得到人们更多的关注。5 参考文 献 1 李时东 .简易太阳能手机充电器 J.中国科技信息 ,2007 年 04 月 . 2 刘征宇 .太阳能手机充电器设计研究 J.漳州师范学院学报 (自然科学版 ) ,2004 年 0 月 4. 3 阎石 .数字电子技术基础（第 4 版
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