一種多功能太陽能移動電源箱的設(shè)計方案

　　本方案先利用太陽能供電并結(jié)合人們?nèi)粘Ｉ钏瓒O(shè)計出多功能太陽能移動電源箱，然后利用Multisim仿真軟件，對設(shè)計中的穩(wěn)壓模塊、過充過放保護和輸出端口等電路進行仿真測試，仿真測試結(jié)果符合理論依據(jù)。并對設(shè)計實物進行搭建和檢測，各方面輸出設(shè)備均可正常工作。測試結(jié)果表明該設(shè)計方案合理，可以進行推廣使用。

　　0引言

　　太陽能的設(shè)計應(yīng)用在市場上已經(jīng)司空見慣，但立足于西藏地區(qū)生態(tài)環(huán)境的保護，結(jié)合當(dāng)?shù)厝嗣裆瞵F(xiàn)狀的太陽能產(chǎn)品并不多見。本文從環(huán)境保護和西藏地區(qū)人們的生活習(xí)慣的角度出發(fā)，結(jié)合太陽能發(fā)電技術(shù)，設(shè)計了一款環(huán)保可靠的太陽能多功能移動電源箱。可以說，本設(shè)計將解決西藏邊遠(yuǎn)地區(qū)人民的用電難問題。

　　1方案設(shè)計的理念

　　太陽能是天然可再生能源。它資源豐富，既可無限制的免費使用，又無需運輸，對環(huán)境無任何污染。目前雪域高原是我國污染最輕、環(huán)境保護最好的地區(qū)，西藏作為我國乃至亞洲重要的生態(tài)安全屏障，生態(tài)環(huán)境的保障至關(guān)重要。本設(shè)計基于西藏地區(qū)豐富的太陽能資源和藏區(qū)人們的生活現(xiàn)狀的的考慮，利用太陽能供電并結(jié)合人們?nèi)粘Ｉ钏瓒O(shè)計。既符合環(huán)保要求又方便攜帶，解決了西藏地區(qū)人民基本的日常用電需要，可作為綠色環(huán)保產(chǎn)品推廣，具有一定的市場價值。

　　2硬件電路設(shè)計

　　2.1硬件框圖結(jié)構(gòu)設(shè)計

　　本文整體設(shè)計硬件框圖結(jié)構(gòu)如圖1所示，電源箱有太陽光和常規(guī)市電兩路能量來源。當(dāng)蓄電池饋電時，在陽光充足的情況下首先利用太陽能充電，其次通過220 V電源給蓄電池充電。兩種輸入方式相結(jié)合，方便而且環(huán)保。將兩種輸入能量通過濾波穩(wěn)壓電路，然后給蓄電池進行充電。其中的過充過放保護電路主要是利用繼電器電路模塊檢測蓄電池的電量;當(dāng)過充的時候斷開充電主回路;當(dāng)蓄電池電壓降到一定范圍的時候接通充電回路;當(dāng)檢測到過放的時候斷開用電器電路，防止過充過放，起到對蓄電池保護的作用，整個電路都是由蓄電池供電。該系統(tǒng)有多路輸出端口，既可供LED照明和為手機、MP3、收音機等多種數(shù)碼產(chǎn)品充電還可輸出220 V交流電壓供小功率家用電器工作。

　　2.2市電供電模塊

　　本設(shè)計所有電路均基于Multisim仿真軟件的應(yīng)用。

　　圖2為市電充電模塊電路，當(dāng)電源接通后紅色指示燈LED1點亮，否則熄滅。此電路通過變壓器和電橋電路將220 V市電轉(zhuǎn)為28.4 V直流電壓，再經(jīng)過RC振蕩電路進行濾波穩(wěn)壓后送入LM7815三端穩(wěn)壓模塊，輸出穩(wěn)定的直流15 V電壓，然后通過過沖保護電路給蓄電池充電。開關(guān)Key1為供電模式手動選擇開關(guān)，當(dāng)開關(guān)J1連接時為選擇市電充電，則紅色LED1亮。開關(guān)J2連接時為選擇太陽能充電，則紅色LED2亮，如1、2所示。

　　2.3太陽能供電模塊

　　在圖3所示的太陽能供電模塊電路中。當(dāng)Key1接J2時，選擇太陽能系統(tǒng)供電，此時紅色LED2點亮。電路首先通過整流二極管1N5404整流，然后經(jīng)RC濾波電路濾波，最后通過穩(wěn)壓二極管1N47744將電壓穩(wěn)定為直流15 V，再通過過充保護電路為蓄電池充電。其中1N5404硅整流二極管，其最大反向峰值電壓為400 V，最大半波整流電流為3 A.穩(wěn)壓二極管1N4744最大功耗為1 mW，穩(wěn)定電壓為15 V，最大電流是57 mA.

　　2.4過充過放電路

　　如圖所示為過充過放保護電路，本設(shè)計主要基于三端可調(diào)分流基準(zhǔn)源TL431和繼電器的應(yīng)用，實現(xiàn)對鉛蓄電池充放電保護。如圖4所示，為過充保護電路，供電模塊通過繼電器為蓄電池充電，當(dāng)電路檢測到蓄電池電壓大于13 V時，綠色LED4亮，繼電器將開關(guān)向下吸合，斷開充電回路，實現(xiàn)過充保護。

　　如圖5所示，為過放保護電路，蓄電池電壓大于12 V時LED6燈亮，繼電器向下吸合為負(fù)載提供能量，當(dāng)蓄電池電壓低于10.5 V時繼電器向上斷開放電回路，實現(xiàn)過放保護。

　　2.5輸出端口

　　圖6所示為電源箱的輸出端口部分設(shè)計圖，其主要采用LM78XX系列三端集成穩(wěn)壓器來得到穩(wěn)定電壓的輸出。當(dāng)LM78XX系列三端集成穩(wěn)壓器輸出電流較大或工作時間較長，LM78XX散熱較大，應(yīng)加散熱器。

　　圖6(a)是輸出穩(wěn)定9 V供收音機工作。圖6(b)為USB接口電路，實際電源箱將輸出多個不同類型的接口供數(shù)碼產(chǎn)品充電，例如圖6(b)手機USB充電部分，三端集成穩(wěn)壓器LM7805得到穩(wěn)定直流5 V輸出，由于手機充電需要的電壓為(5±0.5)V，此時剛好適合手機進行充電，當(dāng)紅色LED3亮起時說明此時可以為手機充電了。圖6(c)和(d)均接照明負(fù)載，當(dāng)開關(guān)Key2和Key3接通時，通過調(diào)節(jié)滑動變阻器R2，R3可改變光照強弱，進而達(dá)到使用者所需的光照強度，增加了設(shè)計的人性化。