太陽能便攜式充電寶的設計與實現

基金項目：校級課題“一種野外露營太陽能便攜式充電寶”閩北職業技術學院 MKCA2111

摘要：近年來，各種新的電子科技產品涌現出來。太陽能便攜式充電寶就是一種新產品，其采用太陽能充電，而且輕便小巧，便于攜帶。各種充電寶的設計中采用了先進技術，而且使用便捷，產品的性能更加全面，滿足了人們當前快節奏的生活。本論文著重于研究設計太陽能便攜式充電寶的有效方法以及實現策略。

關鍵詞：太陽能;充電寶;便攜式;設計;有效方法;實現

一、太陽能便攜式充電寶的設計方案

在設計太陽能便攜式充電寶的時候，太陽能電池的主要成分是單晶硅，促使陽光與電能之間發生轉換，所以其主要起到了轉換器的作用。儲電裝置所發揮的主要作用是對電能進行存儲，主要采用的是鉀離子電池[2] 。從現在普遍使用的便攜式電子產品情況來看，所使用的電池主要為兩種，除了鉀離子電池之外，還有鎳氫電池，前者是比較受歡迎的，主要是由于這種電池有諸多的優勢，諸如比能量相對比較高，有很長的循環壽命，比較低的自主放電率，而且還沒有記憶效應。本研究中，一項重要的內容就是設計充電電路和放電電路以及穩壓電路。本設計主要發揮作用的是穩壓電路，保證電壓維持穩定的狀態，達到限定值，之后發揮充電電路的作用可以將電能傳輸到儲電電池，然后發揮放電電路的作用與USB接通，就可以為手機充電。

太陽能與其他的能源有所不同，其有非常大的光照強度，加之太陽能電池的內部阻力非常高，當使用這種電池的時候，即便有電壓產生，也是處于非常不穩定的狀態，有電流產生，卻非常小。所以，將電能充給電池的過程中，控制充電功能的電路發揮起到轉換的作用，此時電池板會有直流電壓輸出，就可以進行轉換，成為交流電。

二、設計電池硬件電路的有效方法

在設計太陽能便攜式充電寶的時候，對于電池硬件電路的設計是重點，此時需要是使用單片機，STC系列的應用是非常廣泛的，其為8位單片機系列，在進行開發的時候，可用的資源非常豐富，且不需要消耗很高的成本[3] 。STC系列單片機不僅在現在得到青睞，將來的應用中，其生命力也是非常強大的，這是由于這種類型的單片機在開發的時候不需要消耗大量的成本，且可用的資源非常多，受限的因素少，因此在社會上普及。

在本次設計中，主要應用的單片機型號是STC12C5A60S2，其具有非常強大的功能，其通信接口是串行，而且為全雙工的，可以實時發送數據，不需要明確對方的狀態。這種串行一共是兩個，其中一個串行口所發揮的功能、采用的操作方法與可以對英特爾8051兼容的單片機指令系統與傳統串行口相同。充電電路所選用的控制器是STC 12 CS A60S2，其能夠很好地控制充電系統，可以將直流電源快速傳輸給其他的充電設備。太陽能經過轉換之后成為電能，應用脈沖寬度調制技術控制直流-直流變換，將太陽能充分利用起來正常充電，充電顯示電路所發揮的作用是對其輸出的狀態加以顯示，單片機發揮采集功能可以獲得模擬數字轉換器數據，使用程序燒寫方法傳輸給單片機，使得電路的輸出以及電路控制都實現智能化[4] 。

三、設計軟件的方法

在設計軟件的時候可以使用鍵盤子程序，其可以發揮檢測功能，無論其處于開放的狀態，還是在關閉的狀態，功能都可以照常發揮，而且對系統是否需要啟動運行起到了決定性的作用。其可以讀線，也可以讀數據，與端口建立連接，將經過處理之后所獲得的數據信息都在有關的高速緩存中存儲。進行端口讀取之后，需要面對一個問題，就是當鍵抖動的時候會有誤差產生，對于這種現象需要消除，就會出現延遲的現象。

在進行充電的過程中，這項操作看起來很簡單，事實上是非常復雜的，需要經過兩個環節的操作：第一個環節是采用恒流充電的方式，也就是說，可以設置充電的電流，當充電的時候，電能的壓力已經達到4.2V，此時就進入到恒壓充電狀態，壓力不會產生明顯變化，在這個時候，隨著時間的持續，電流會有所降低，當降低到75 %至85%的時候，手機電量幾乎已經充滿了，之后持續充電，當電流已經達到“0”的時候，就完成了充電[5] 。

在進行充電的過程中，“充電”的指示燈會將充電的狀態以及結果顯示出來，當“充飽”指示燈發出亮光的時候，就意味著此時正處于充電的狀態。如果“充電”指示燈已經熄滅了，就是完成了充電。經過按鍵設置，可以對充電的時間有效控制。

結束語：

通過上面的研究可以明確，本研究的太陽能便攜式充電寶是用于手機充電的裝置，其具有方便攜帶、隨時可以充電的優勢。該充電寶所利用的是太陽能，通過電池板將其轉換為可以充電的電能，其中主要發揮作用的是單片機，應用脈沖寬度調制技術對直流-直流轉換芯片進行控制，輸出到電壓值和電流值都發生了改變，輸出電壓以及輸出電流也都發生了變化，對于電路的狀態，通過顯示器就可以明確所處的輸出狀態以及輸出的大小，從而做到了電路智能化輸出并合理控制。

參考文獻：

[1] 林正昊， 朱峪君， 蔡婧瑤. 太陽能無線充電寶設計[J]. 科技創新與應用， 2021，000（6）：37-38.

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[3] 段雨帆， 向長城， 朱紫茵，等. 野外便攜式太陽能應急電源的設計及實現[J]. 電子制作， 2021，000（21）：47-48.

[4] 吉炫竹. 共享設計——基于辦公空間發展演變史[J]. 大眾文藝：學術版， 2021，000（7）：69-70.

[5] 董青城， 張迎. 充電無"線"制 麥多多MagSafe磁吸無線充電寶評測[J]. 計算機應用文摘， 2021，000（7）：69-70.

張玲 女（1983、9-）福建省邵武市人 閩北職業技術學院 本科 講師

研究方向：數控技術7F531DAD-2767-45FC-A098-90B0C7C32DC9