1 方案設(shè)計(jì)

太陽能是天然可再生能源。它資源豐富，既可無限制的免費(fèi)使用，又無需運(yùn)輸，對(duì)環(huán)境無任何污染。目前 雪域高原是我國(guó)污染最輕、環(huán)境保護(hù)最好的地區(qū)，西藏作為我國(guó)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(jì)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(jì)。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(chǎng)價(jià)值。

2 硬件電路設(shè)計(jì)

2.1 硬件框圖結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本文整體設(shè)計(jì)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(shí)，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(jìn)行充電。其中的過充過放保護(hù)電路主要是利用繼電 器電路模塊檢測(cè)蓄電池的電量；當(dāng)過充的時(shí)候斷開充電主回路；當(dāng)蓄電池電壓降到一定范圍的時(shí)候接通充電回路；當(dāng)檢測(cè)到過放的時(shí)候斷開用電器電路，防止過充過 放，起到對(duì)蓄電池保護(hù)的作用，整個(gè)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(jī)、MP3、收音機(jī)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(jì)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(diǎn)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(jìn)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(hù)電路給蓄電池充電。開關(guān)Key1為供電模式手動(dòng)選擇開關(guān)，當(dāng)開關(guān)J1連接時(shí)為選擇市電充電，則紅色LED1 亮。開關(guān)J2 連接時(shí)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(shí)，選擇太陽能系統(tǒng)供電，此時(shí)紅色LED2點(diǎn)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(hù)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。

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2.4 過充過放電路

如圖所示為過充過放保護(hù)電路，本設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)對(duì)鉛蓄電池充放電保護(hù)。如圖4所示，為過充保護(hù)電路，供電模塊通過繼電器為蓄電池充電，當(dāng)電路檢測(cè)到蓄電池電壓大于13 V 時(shí)，綠色LED4 亮，繼電器將開關(guān)向下吸合，斷開充電回路，實(shí)現(xiàn)過充保護(hù)。


如圖5所示，為過放保護(hù)電路，蓄電池電壓大于12 V時(shí)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(shí)繼電器向上斷開放電回路，實(shí)現(xiàn)過放保護(hù)。


2.5 輸出端口

圖6所示為電源箱的輸出端口部分設(shè)計(jì)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(shí)間較長(zhǎng)，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(jī)工作。圖6（b）為USB接口電路，實(shí)際電源箱將輸出多個(gè)不同類型的接口供數(shù)碼產(chǎn)品充電，例如圖6（b）手機(jī)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(jī)充電需要的電壓為（5±0.5） V,此時(shí)剛好適合手機(jī)進(jìn)行充電，當(dāng)紅色LED3 亮起時(shí)說明此時(shí)可以為手機(jī)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(shí)，通過調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R2，R3可改變光照強(qiáng)弱，進(jìn)而 達(dá)到使用者所需的光照強(qiáng)度，增加了設(shè)計(jì)的人性化。

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