2009电能收集充电器报告.pdfVIP

电能收集充电器（E题） 电能收集充电器（E题） 电电能能收收集集充充电电器器（（EE题题）） 参赛队队号 参赛队队号 参参赛赛队队队队号号：：2200009900007799 电能收集充电器（E题） 电能收集充电器（E题） 电电能能收收集集充充电电器器（（EE题题）） 摘 要 摘 要 摘摘 要要 本系统以DC——DC 变换为主电路，具有升压斩波（BOOST）电路和降压 （BUCK）电路。利用低功耗CMOS 定时器7555 自制PWM 发生控制器。同时采 用自带D/A、A/D 的低功耗单片机C8051－F020 作为控制核心，采用电源最大功 率定律实现了最大功率控制，使系统尽量多地吸收电源能量，在 1.4V至20V以上 的电压范围内系统都可以正常稳定地工作，特别适合作为太阳能发电系统的配套模 块。外加的显示部分清晰地反映出系统的运行状态。控制和显示电路的间歇式工作 方式大大降低了系统自身损耗。 关键词：C8051-F020、开关电源、充电器、7555定时器 一、引言 一、引言 一一、、引引言言 按电路理论可知，用电源Es 直接给电池充电（即充电控制器短路）时，其充 电电流最大值只能等于（Es-Ec）/(Rs+Rc)；而题目要求本系统的充电电流Ic(Es- Ec)/(Rs+Rc)，并且还要求直流电源的电压低于3.6V 时也能给电池充电，这也是直 接充电不能达到的。因此，本设计中的充电控制电路必须要用到开关电源技术。而 且直流电源的电压变化范围为 0~20V ，因此，系统需要用到升压斩波电路 （BOOST 变换器）和降压斩波电路（BUCK 变换器）。 二、系统总体原理框图 二、系统总体原理框图 二二、、系系统统总总体体原原理理框框图图 本系统由以下几大部分组成：PWM产生电路、DC-DC变换器主电路、最大能量 获取控制电路（单片机）、键盘输入电路和运行状态显示电路。系统总体结构框图 如图1所示： 升压芯片 0 5 S0 5 S P W M D C -D C 主 电 池 发 生 器 电 路 D/A 单 片 机 显 示 键 盘 图1 系统结构框图 三、方案论证与比较 三、方案论证与比较 三三、、方方案案论论证证与与比比较较 1.DC-DC变换方案论证 由题知直流电源的电压调整范围为0—20V。要对3.6V的可充电池充电，则要 求充电器的输出约等于3.6V。 因此，以3.6V为界，电源Es输出电压低于3.6V 时要用升压电路将电压升高到3.6V；而电压高于3.6V时用降压电路将电压降到约 等于3.6V。 方案一：将电源直接短接（或通过电阻）接到电池两端。此方法的电路结构最 简单，在Es3.6V时可以对电池充电,但效率可能较低，经简单计算可知达不到课 1 题中当Es在10V～20V范围内，充电电流 Ic（Es-Ec)/(Rs+Rc)的要求。当电源电 压小于3.6V时，完全无法对电池充电。 方案二：利用开关电源电路（DC——DC变换器）。当直流电源电动势小于 3.6V时，用升压斩波（BOOST变换器）电路，当直流电源电动势大于3.6V时用降 压斩波电路（BUCK变换器），该方案稳定可靠，控制灵活方便，自身损耗较小， 只要控制得当，各项指标均能够达到题目