自製簡單的太陽能充電器

2020-11-22 電子發燒友

自製簡單的太陽能充電器

發表於 2019-10-16 16:10:44

　　太陽能充電器的工作原理

　　太陽能充電器的電路如圖10-1所示，它由太陽能電池板BP、「儲電」用鋰聚合物電池G和直流5V升壓模塊A等組成。

　　當太陽光照射到太陽能電池板BP上時，BP表面即發生光伏效應，其兩端輸出一定功率的電能，通過隔離二極體VD1後，給鋰聚合物電池G充電。這裡設置G的作用是「儲存」BP所產生的電能，如同「蓄水池」功能一般，既可在向手機等用電器具充電時穩定輸出電壓、提高輸出電流，又可在無光照情況下提供應急充電。

　　

　　由於G的標稱電壓是3.7V，即使充滿電後最高電壓也就4.2V，並不能直接輸出所需要的5V穩定直流電進行對外充電，所以電路中必不可少地採用了一個直流5V升壓模塊。閉合充電開關SA，作為充電指示燈的發光二極體VD2點亮;與此同時，鋰聚合物電池G（包括太陽能電池板BP）輸出的直流電，經5V升壓模塊處理後，通過標準USB電源插口輸出穩定的直流5V電壓，可對手機等用電器具進行充電。

　　電路中，VD1作為隔離二極體，其作用是防止鋰聚合物電池G對太陽能電池板BP反向放電（無光照時）。由於VD1採用了管壓降僅為0.2V（實測）的肖特基二極體，故可有效降低對太陽能電池板BP輸出電壓的折損。R為發光二極體VD2的限流電阻器，其阻值大小影響VD2的發光亮度。

　　準備好元器件

　　

　　BP選用開路電壓6～8V、短路電流達140mA、外形尺寸是100mm×70mm×3mm的多晶矽太陽能電池板（如用價格高些的單晶矽太陽能電池板，則效果更佳）。該產品的背面焊引有兩根塑料軟電線，其中紅色為電池的正極（+）引線，黑色為電池的負極（——）引線。

　　太陽能電池板的功率輸出能力與其面積大小密切相關，面積越大，在相同光照條件下的輸出功率也越大。業餘條件下，通過測試太陽能電池板的開路電壓和短路電流這兩項指標，可以大致判定其性能優劣，具體的方法見圖1-5及其相關文字介紹，這裡不再重述。

　　A選用輸入電壓是1.2～4.5V、輸出電壓是5V、輸出電流≥600mA的普通直流升壓模塊，如H993、BO-0305型等。現在電子元器件市場上這類直流升壓模塊品種很多，筆者使用的是從淘寶網購來的單價僅7元的直流升壓模塊。

　　VD1用1N5817（最高反向峰值電壓URM=20V，最大整流電流IFM=1A，最大正向壓降UFM=0.45V）或1N5818、1N5819型肖特基二極體;VD2宜用φ3mm或φ5mm普通紅色發光二極體。R用RTX-1/8W型碳膜電阻器，標稱阻值取3kΩ。

　　SA可用小型CKB-1型單刀雙擲撥動開關（僅用其中一擲）。XS選用標準的USB插口。G用標稱電壓3.7V、容量≥2600mAh的鋰聚合物電池。

　　太陽能充電器製作與使用

　　整個太陽能充電器的電路全部焊裝在一個尺寸約為110mm×75mm×15mm的塑料小盒內，如圖10-2所示。盒面板為太陽能電池板BP開出感光窗口，盒側面適當位置處分別為發光二極體VD2開出管帽伸出孔、為USB插口和充電開關SA開出安裝孔。盒內元器件和模塊全部採用熱熔膠進行粘固，熱熔膠可用電烙鐵加熱熱熔膠棒的簡便方法獲取。各元器件和模塊之間通過各自的引腳、引線和適當長度的細電線，按照圖10-1所示的電路圖正確焊接，根本不需製作印製電路板，組裝起來很簡便。

　　

　　裝配好的太陽能充電器，只要元器件及模塊質量保證，焊接無問題，無需任何調試，便可投入使用。

　　將太陽能充電器置於陽光下，要求太陽光線儘可能地直射到太陽能電池板BP上，即開始對內部鋰聚合物電池G充電。一般在陽光充足的情況下，給鋰聚合物電池G充滿電量，理論上需要超過18h的光照，因此用2～3個陽光日就可以充滿電。這一狀態下，還可閉合充電開關SA，通過USB插口及外接適配傳輸線，對手機等用電器具同時進行充電。由於太陽能電池板BP所提供的充電電流較小（≤140mA），加上鋰聚合物電池G充滿電後充電電流將會變得更小一些等因素，某種意義上可視為涓流充電，所以不必顧忌鋰聚合物電池G會發生嚴重的過度充電現象。

　　對於鋰聚合物電池G充滿電的太陽能充電器，可在旅遊、出差、野外活動時隨身攜帶，一旦手機電量不足，在無條件用市電充電或電網停電的情況下，可及時通過手機的USB充電線（一端為USB插頭，另一端為與手機充電埠相匹配的插頭），給手機補充電。當接好傳輸線，閉合充電開關SA後，手機顯示屏即會顯示充電開始。

　　除了為手機充電，該太陽能充電器也適合為充電電壓是5V的大多數移動數碼設備充電，如數位照相機、mp3播放器、mp4播放器、遊戲機、電子書、USB檯燈、單片機……真可謂出門必備、攜帶方便的綠色環保型「萬能」隨身充電器。

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