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西藏地区的福音：太阳能多功能移动电源箱的设计

发布时间：2014-11-28 责任编辑：echolady

【导读】眼下，太阳能的作用越来越重要，关于太阳能的设计和应用也非常广泛。从?；せ肪车慕嵌瘸龇?，结合西藏居民华宁和生活习惯二设计了一款环?？煽康奶裟芏喙δ芤贫缭聪?，解决了当地居民用电困难的窘境。

1 方案设计

太阳能是天然可再生能源。它资源丰富，既可无限制的免费使用，又无需运输，对环境无任何污染。目前 雪域高原是我国污染最轻、环境?；ぷ詈玫牡厍?，西藏作为我国乃至亚洲重要的生态安全屏障，生态环境的保障至关重要。本设计基于西藏地区丰富的太阳能资源和 藏区人们的生活现状的的考虑，利用太阳能供电并结合人们日常生活所需而设计。既符合环保要求又方便携带，解决了西藏地区人民基本的日常用电需要，可作为绿 色环保产品推广，具有一定的市场价值。

2 硬件电路设计

2.1 硬件框图结构设计

本文整体设计硬件框图结构如图1所示，电源箱有太阳光和常规市电两路能量来源。当蓄电池馈电时，在 阳光充足的情况下首先利用太阳能充电，其次通过220 V电源给蓄电池充电。两种输入方式相结合，方便而且环保。将两种输入能量通过滤波稳压电路，然后给蓄电池进行充电。其中的过充过放?；さ缏分饕抢眉痰?器电路模块检测蓄电池的电量；当过充的时候断开充电主回路；当蓄电池电压降到一定范围的时候接通充电回路；当检测到过放的时候断开用电器电路，防止过充过 放，起到对蓄电池?；さ淖饔茫龅缏范际怯尚畹绯毓┑?。该系统有多路输出端口，既可供LED 照明和为手机、MP3、收音机等多种数码产品充电还可输出220 V交流电压供小功率家用电器工作。

西藏地区的福音：太阳能多功能移动电源箱的设计
图1：电路整体结构

2.2 市电供电?？?/strong>

本设计所有电路均基于Multisim仿真软件的应用。图2 为市电充电?？榈缏?，当电源接通后红色指示灯LED1 点亮，否则熄灭。此电路通过变压器和电桥电路将220 V 市电转为28.4 V 直流电压，再经过RC 振荡电路进行滤波稳压后送入LM7815三端稳压模块，输出稳定的直流15 V 电压，然后通过过冲?；さ缏犯畹绯爻涞纭?a target="_blank" style="text-decoration:none;" >开关Key1为供电模式手动选择开关，当开关J1连接时为选择市电充电，则红色LED1 亮?？豃2 连接时为选择太阳能充电，则红色LED2亮，如1、2所示。

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图2：市电供电模块

2.3 太阳能供电?？?/strong>

在图3所示的太阳能供电模块电路中。当Key1接J2时，选择太阳能系统供电，此时红色LED2点亮。电路首先通过整流二极管1N5404整流，然后经RC滤波电路滤波，最后通过稳压二极管1N47744 将电压稳定为直流15 V,再通过过充?；さ缏肺畹绯爻涞?。其中1N5404硅整流二极管，其最大反向峰值电压为400 V,最大半波整流电流为3 A。稳压二极管1N4744最大功耗为1 mW,稳定电压为15 V,最大电流是57 mA。

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图3：太阳能供电?？?/div>
 
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2.4 过充过放电路

如图所示为过充过放保护电路，本设计主要基于三端可调分流基准源TL431和继电器的应用，实现对铅蓄电池充放电?；?。如图4所示，为过充保护电路，供电?？橥ü痰缙魑畹绯爻涞纾钡缏芳觳獾叫畹绯氐缪勾笥?3 V 时，绿色LED4 亮，继电器将开关向下吸合，断开充电回路，实现过充?；?。

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图4：过充?；さ缏吠?/div>
如图5所示，为过放保护电路，蓄电池电压大于12 V时LED6灯亮，继电器向下吸合为负载提供能量，当蓄电池电压低于10.5 V时继电器向上断开放电回路，实现过放?；?。

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图5：过放?；さ缏吠?/div>
2.5 输出端口

图6所示为电源箱的输出端口部分设计图，其主要采用LM78XX 系列三端集成稳压器来得到稳定电压的输出。当LM78XX 系列三端集成稳压器输出电流较大或工作时间较长，LM78XX 散热较大，应加散热器。

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图6：输出端口设计图
 
图6（a）是输出稳定9 V供收音机工作。图6（b）为USB接口电路，实际电源箱将输出多个不同类型的接口供数码产品充电，例如图6（b）手机USB充电部分，三端集成稳压器 LM7805得到稳定直流5 V 输出，由于手机充电需要的电压为（5±0.5） V,此时刚好适合手机进行充电，当红色LED3 亮起时说明此时可以为手机充电了。图6（c）和（d）均接照明负载，当开关Key2和Key3接通时，通过调节滑动变阻器R2，R3可改变光照强弱，进而 达到使用者所需的光照强度，增加了设计的人性化。

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