太陽能手機充電器的制作及工作原理
工作原理
太陽能電池在使用時由于太陽光的變化較大，其內(nèi)阻又比較高，因此輸出電壓不穩(wěn)定，輸出電流也小，這就需要用一個直流變換電路變換電壓后供手機電池充電，直流變換電路見圖1，它是單管直流變換電路，采用單端反激式變換器電路的形式。當開關(guān)管 VT1導通時，高頻變壓器T1初級線圈NP的感應(yīng)電壓為1正2負，次級線圈Ns為5正6負，整流二極管VD1處于截止狀態(tài)，這時高頻變壓器T1通過初級線 圈Np儲存能量；當開關(guān)管VT1截止時，次級線圈Ns為5負6正，高頻變壓器T1中存儲的能量通過VD1整流和電容C3濾波后向負載輸出。
電路工作原理簡述如下：
三極管VT1為開關(guān)電源管，它和T1、R1、R3、C2等組成自激式振蕩電路。加上輸入電源后，電流經(jīng)啟動電阻R1流向VT1的基極，使VT1導通。
VT1導通后，變壓器初級線圈Np就加上輸入直流電壓，其集電極電流Ic在 Np中線性增長，反饋線圈Nb產(chǎn)生3正4負的感應(yīng)電壓，使VT1得到基極為正，發(fā)射極為負的正反饋電壓，此電壓經(jīng)C2、R3向VT1注入基極電流使VT1 的集電極電流進一步增大，正反饋產(chǎn)生雪崩過程，使VT1飽和導通。在VT1飽和導通期間，T1通過初級線圈Np儲存磁能。
與此同時，感應(yīng)電壓給C2充電，隨著C2充電電壓的增高，VT1基極電位逐漸變低，當VT1的基極電流變化不能滿足其繼續(xù)飽和時，VT1 退出飽和區(qū)進入放大區(qū)。
VT1進入放大狀態(tài)后，其集電極電流由放大狀態(tài)前的最大值下降，在反饋線圈Nb產(chǎn)生3負4正的感應(yīng)電壓，使VT1基極電流減小，其集電極電流隨之減小，正反饋再一次出現(xiàn)雪崩過程，VT1迅速截止。
VT1截止后，變壓器T1儲存的能量提供給負載，次級線圈Ns產(chǎn)生的5負6正的電壓經(jīng)二極管VD1整流濾波后，在C3上得到直流電壓給手機電池充電。
在VT1截止時，直流供電輸人電壓和Nb感應(yīng)的3負4正的電壓又經(jīng)R1、R3給C2反向充電，逐漸提高VT1基極電位，使其重新導通，再次翻轉(zhuǎn)達到飽和狀態(tài)，電路就這樣重復振蕩下去。
R5、R6、VD2、VT2等組成限壓電路，以保護電池不被過充電，這里以3.6V手機電池為例，其充電限制電壓為4.2V。在電池的充電過程中，電池 電壓逐漸上升，當充電電壓大于4.2V時，經(jīng)R5、R6分壓后穩(wěn)壓二極管VD2開始導通，使VT2導通，VT2的分流作用減小了VT1的基極電流，從而減 小了VT1的集電極電流Ic，達到了限制輸出電壓的作用。這時電路停止了對電池的大電流充電，用小電流將電池的電壓維持在4.2V。
元器件選擇和安裝調(diào)試
VT1要求Icm＞0.5A，hEF為50-100，可用2SC2500、2SC1008等，VD1為穩(wěn)壓值為3V的穩(wěn)壓二極管。
高頻變壓器T1要自制，用E16的鐵氧體磁芯，Np用φ0.21漆包線繞26匝，Nb用φ0.21漆包線繞8匝，Ns用φ0.41漆包線繞15匝。繞制 時要注意各線圈的起始端不要搞錯，以免電路不起振或輸出電壓不正常。組裝時在兩塊磁芯間墊一層厚度約為0.03mm的塑料薄膜作磁芯氣隙。
太陽能電池板使用4塊面積為6cm×6cm的硅太陽能電池板，其空載輸出電壓為4V，當工作電流為40mA時輸出電壓為3V。由于直流變換器的工作效率 隨著輸入電壓的的增高而增高，因此4塊太陽能電池板串聯(lián)后使用，這時電路的輸入電壓為12V。讀者可根據(jù)你能購到的太陽能電池板規(guī)格決定使用的數(shù)量和聯(lián)接 方法。
其它元件的參數(shù)見圖1。
印刷電路板見圖2，尺寸為45×26mm2。
安裝完成后，接上太陽能電池板，并將其放在陽光下，空載時電路輸出電壓約為4.2V，當空載輸出電壓高于4.2V時可適當減小R5的阻值,反之增加R5的阻值。電路工作電流跟太陽光的強弱有關(guān)，正常時約為40mA，這時充電電流約為85mA。