太陽能無線充電技術的研究

鄧超

【摘 要】 基于太陽能作為可再生的新能源節能環保的特點和無線充電作為新型充電形式結構簡單的特點，實現這兩種充電方式的結合無疑是一次巨大的創新。本文從市電充電模塊、太陽能充電模塊、鋰電池充電保護電路模塊、無線充電模塊四大模塊著手，設計了一款可實際應用的太陽能無線充電器。

【關鍵詞】太陽能 無線充電 市電充電 電路保護

1太陽能充電板塊[1]

選擇市面上單晶硅太陽能電池板一塊，5V輸出電壓，1A輸出電流，晴天正午直線光照測試下5.35V，陰天正午測試3.21V。

由上實測可得太陽能電池板輸出電壓的變化幅度較大，輸出電壓不穩定，晴天時需要設計相應的升壓電路，陰天時則需要采取降壓電路，因為要保證后續鋰電池正常充電，供電電壓必須在4.7V左右。設計電路如圖1。

在圖1所示電路中，輸出電壓由R5的阻值決定

2 市電充電模塊

針對太陽能電池板轉化率不足的情況，補充設計的市電充電模塊能很好的克服這一問題。

常用的市電為220V交流電壓，因此需經過整流，濾波，穩壓后成為直流電才可進行充電，又因為鋰電池有充電電壓的限制，因此在鋰電池充電之前，通過芯片CN3068降壓滿足鋰電池充電電壓。CN3068可以滿足對單節可充電鋰電池進行恒流/恒壓充電，輸入電壓范圍為4.35V-6V，輸入電壓掉電時，自動會進入低功耗模式。設計電路如圖2。

3 鋰蓄電池保護電路部分

該電路主要由鋰電池保護專用集成電路DW01和兩只N溝道MOSFET構成的充、放電控制電路。

鋰離子電池保護電路應包括過度充電保護、過放電保護、過電流保護/短路保護。

1 過度充電保護 在充電過程中，當單體電池的充電電壓超過4.35V時，專用集成電路DW01的OC腳輸出信號控制關斷，鋰電池即刻停止充電；

2過放電保護 在放電過程中，當單體電池的輸入電壓降至2.3V時，DW01的OD腳輸出信號控制關斷，鋰電池即刻停止充電；

3過電流保護、短路保護 圖中CS腳為電流檢測腳，輸出短路時，充放電控制的MOS管導通壓降劇增，CS腳電壓迅速增加，DW01的輸出信號使充放電控制、迅速關斷。

4 無線充電部分[2]

本設計主要通過兩個獨立線圈直接的互感耦合實現電能的無線饋送，在以電磁感應方式實現無線電能傳輸的過程中，高頻交流電由電能發射端生成。

UC3842輸出端能輸出最大電流達到1A 的驅動信號，因此可以直接驅動功率 MOS 管，采用 UC3843這種高性能固定頻率電流模式控制器構成頻率可調的多諧振蕩器用于發射電路。

UC3843具備很多的特點。①成本低廉；②在典型應用中，外部電路簡潔；③無須另加驅動電路；④控制諧振頻率調節方式簡單；⑤輸出 PWM 波占空比可調；⑥自帶電流檢測功能，無須另加保護電路。基于UC3843的特點，可以簡化以往繁復的無線電路設計。設計電路圖如圖3。

【參考文獻】

[1]徐璇 曹會國 簡易多功能太陽能手機充電系統的研究 科技信息 2013年 第19期 P39-P40

[2]潘麗 一種鋰電池無線充電模塊的設計 電子科技大學 2013（06）