【2018年必威体育精装版整理】太阳能充电器项目结题报告.doc

项目类型 ##大学行知学院 大学生研究性学习与创新性实验项目 结 题 报 告 书 项目名称 太阳能充电器 项目负责人 分院 工学 专业班级 参与学生人数 3人 期数 二〇一三年 十一月 二十七日 项目名称 太阳能充电器 项目类型 √□研究性学习 □创新性实验 资助经费（元） 项目成果形式 实物作品 项目负责人 学 号 专业班级 联系电话 （手机长号） 联系电话 （手机短号） E-mail 指 导 教 师 姓 名 职 称 研究方向 贡献比（%） 注：所有指导教师的贡献比和为100% 项目组成员 （含负责人） 姓 名 学 号 所在分院及专业班级 承担的任务 电路设计与分析，资料收集与调试 资料收集与论文撰写 电路设计与调试、分析 一、项目研究内容简介、实施过程或技术路线以及完成情况 1、内容简介 太阳能是一种便捷、环保、可再生的新能源。太阳能电池将光能转换成电能， 其等效电路如图1 所示。 太 阳 能 电 池 输 出 电 压 电 流 I-V方 程 为(1) 图1 太阳能电池等效电路 其中I为PN结的电流，I0为反向饱和电流，V为外加电压，q为电子电荷(1.6×10-19C)，K为玻尔兹曼常数(1.38×10-23J/K)，T为绝对温度，A为二极管因子（取值范围1～5 ）。 太阳能电池电压电流为非线性的，日照条件不变的情况下，太阳能电池输出存在一个最大功率点，即在该点输出电压和输出电流下，能够将太阳能最大程度地转化充电电能。目前所采用的方法是在太阳能电池阵列和负载之间增加一个DC-DC变换器，通过改变DC-DC变换器中功率开关管的导通率，使太阳能电池工作在最大功率点（MPPT），实现最大功率点跟踪。 本设计从充分利用太阳能的转换能量角度，选用SPV1040DC-DC转换芯片，跟踪最大功率点，提高太阳能的转换效率；考虑到太阳能电池输出电压的变化范围以及锂电池的充电安全和充电器的自身工作状况，选用L6924D电源管理芯片，设计出以SPV1040和L6924D为主要芯片的太阳能锂电池充电器。 2、技术路线 2.1芯片介绍 2.1.1 SPV1040 的结构与工作原理 SPV1040是ST公司生产的太阳能充电器IC[ 2]，内置采用扰动观察法（PerturbObserve algorithm）的MPPT算法，可动态调整充电器的输入阻抗，确保充电器输入阻抗与太阳能电池完全匹配，最大限度地提高从充电器到电池的能量输送效率和系统的整体能效。温度、老化、灰尘等引起太阳能电池变化所造成的不匹配问题，都可通过MPPT技术加以解决，从而提高系统的能量转换效率。SPV1040内置MPP模块实现最大功率点跟踪。SPV1040内部通过模拟模块产生输入参考电压Vin_ref和VBG，对超低输入电压、输出过流、结温过高和输入反极性输入进行管理。 1.1.2 L6924D 的结构和工作原理 L6924D是集成功率开关的锂电池充电芯片[ 3]，内部产生1.8V参考电压，通过电阻分压，将温度变化传递到输入端，实现对电池温度的监视；考虑到不同厂家锂电池输出电压的不同，可通过VOPRG端的设置，悬空时输出4.2V，接地时输出为4.1V；可通过SD端设置芯片的工作状态；通过VINSNS和VOSNS端监视输入电压、输出电压；在L6924D内部集成两个晶体管，通过集电极与ST1、ST2可驱动LED或与主机连接，显示充电器状态。 2.2电路设计 根据蜂窝电话用锂离子电池总规范(GB/T 18287 -2000) ，充电过程经历预充电、恒流充电和恒压充电[ 6]。恒压充电的电压为充电限制电压。对于锂离子电池充电，需进行过充电保护、过电流保护短路保护。针对锂电池的太阳能充电器设计电路包括太阳能电池板升压电路和锂电池充电管理电路。 2.3参数选择 2.3.1 限制电压设置 通过对VOPRG端的连接，设置输出电压。VOPRG悬空，输出为4.1V，VOPRG接地，输出电压为4.2V。 2.3.2 恒流充电电流的设置 在IPRG端与GND之间加入电阻RPRG( 即图3 中R13),设置RP