小型太阳能充电器毕业设计(论文)(编辑修改稿)

小型太阳能充电器毕业设计(论文)(编辑修改稿)内容摘要：

充电器对蓄电池的使用寿命具有举足轻重作用。 ） 铅酸 蓄电池工作 结构及 原理 铅酸蓄电池的正极板上的活性物质是二氧化铅（ PbO2），呈深棕色；负极板上的活性物质是海绵状的纯铅（ Pb），成青灰色。 将活性物质调成糊状填充在栅架的空隙里并进行干燥即形成极板。 将正、负极板各一片浸入电解液中，可获得 2V左右的电动势。 为了增大蓄电池的容量，常将多片正、负极板 分别并联，组成正、负极板组。 在每个单格电池中，正极板的片数要比负极板少一片，这样每片正极板都处于两片负极板之间，可以使正极板两侧放电均匀，避免因放电不均匀造成极板拱曲。 铅酸蓄电池的电化学反应原理就是充电时将电能转化为化学能在电池内储存起来，放电时将化学能转化为电能供给外系统。 其充 电和放电过程是通过电化学反应完成的，电化学反应式如下： 充电： 2PbSO4+2H2O＝ PbO2+Pb+2H2SO4（电解池） 阳极： PbSO4 + 2H2O－ 2e === PbO2 + 4H+ + SO4 2 阴极 ： PbSO4 + 2e=== Pb + SO 4 2 放电： PbO2+Pb+2H2SO4＝ 2PbSO4+2H2O（原电池） 负极 ： Pb + SO4 2－ 2e === PbSO4 正极 ： PbO2 + 4H+ + SO4 2 + 2e=== PbSO4 + 2H2O 充电时，蓄电池的正、负极分别与直流电源的正、负极相连，当充电电源的端电压高于蓄电池的电动势时，在电场的作用下，电流从蓄电池的正极流入，负极流出，这一过程成为充电。 蓄电池充电过程是电能转换为 化学能的过程。 充电时，正、负极板上的 PbSO4 还原成 PbO2 和 Pb，电解液中的 H 2SO4 增多，密度上升。 当充电接近终点时， PbSO4 已基本还原成 PbO2 和 Pb，这时，过剩的充电电流将电解水使正极板附近产生 O2 从电解液中溢出，负极板附近产生 H2 从电解液中溢出，电解液液面高度降低。 因此，铅酸蓄电池需要定期补充蒸馏水。 蓄电池充足电的标志是： 电解液中有大量气泡冒出，呈沸腾状态； 电解液的密度和蓄电池的端电压上升到规定值，且在 2~3h 内 13 保持不变。 当蓄电池的正、负极板浸入电解液中时，在正、负极板间就会产生约 的静止电动势，此时若接入负载，在电动势的作用下，电流就会从蓄电池的正极经外电路流向蓄电池的负极，这一过程称为放电，蓄电池的放电过程是化学能转变为电能的过程。 放电时，正极板上的 PbSO4 核负极板上的 Pb，都与电解液中的H2SO4 反应生成硫酸铅（ PbSO4） ，沉附在正、负极板上。 电解液中 H2SO4不断减少，密度下降。 蓄电池放电终了的标志是： 单格电池电压降到放电终止电压； 电解液密度降到最小许可值。 放电终止电压与放电电流的的大小有关。 放电电流越大，允许的放电时间久越短，放电终止电压也越低。 铅酸蓄电池的容量 电池在一定放电条件下所能给出的电量称为电池的容量，以符号 C 表示。 常用的单位为安培小时，简称安时（ Ah）或毫安时（ mAh）。 电池的容量可以分为理论容量，额定容量，实际容量。 理论容量是把活性物质 的质量按法拉第定律计算而得的最高理论值。 为了 比较不同系列的电池，常用比容量的概念，即单位体积或单位质量电池所能给出的理论电量，单位为 Ah/l或 Ah/kg。 实际容量是指电池在 一定条件下所能输出的电量。 它等于放电电流与放电时间的乘积，单位为 Ah，其值小于理论容量。 额定容量也叫保证容量，是按国家或有关部门颁发的标准，保证电池在一定的放电条件下应该放出最低限度的容量。 铅酸蓄电池的充电方式 铅 酸蓄电池目前的充电方式主要有恒流、恒压、恒压限流、脉冲快速充电。 1. 恒流充电 指充电电流保持恒定的充电方法。 可以将不同电压值、容量相近的蓄电池串 联起来充电。 如果容量不同，应按容量小的蓄电池来决定充电电流。 为缩短充电时间按，充电过程通常分为两个阶段。 第一阶段采用较大的充电电流，使蓄电池的容量得到迅速恢复，当蓄电池电量基本充足，单格电池电压达到 ，开始电解水产生气泡时，转入第二阶段，将充电电流减小一半，直到 单格电压上升到 ， 电解液密度和蓄电池端电压达到最大值且在 2~3h 内不再上升，蓄电池内部剧烈冒出气泡时为止。 恒流充电的适应性强，可任意选择和调整充电电流的大小，有利于保持 14 蓄电池的技术性能和延长使用寿命，其缺点是充电时间长，要经常调节充电电流。 一般适用于新蓄电池和故障修复蓄电池的初充电。 2. 恒压充电 恒压充电是指充电过程中，充电电源电压保持恒定的充电方法。 可以将相同压值的蓄电池并联起来一起充电。 若充电电压过高，将导致过充电；充电电压过低，将导致充电不足。 一般单格电池充电电压选为。 在恒压充电初期，充电电流较大， 4~5h 内即可道道额定容量的90%~95%，因而充电时间较短，而且不需要照管和调整充电电流，适用于蓄电池的 补充充电。 由于充电电流不可调节，所以不适用于 心蓄电池和故障蓄电池初充电和去硫化充电，汽车上发电机对蓄电池的充电为 定压充电。 3. 恒压限流充电 恒压限流法实际上是讲恒压充电和恒流充电相结合，又可称为混合充电法。 在充电开始阶段，由于电池电压过低，为避免电流过大而损坏电池，就采用恒流充电法来限制充电电流。 当电压达到预定值时，进入恒压充电方式。 恒压限流方式是大多数电池厂商推荐的充电方式。 由于蓄电池充电电压较低，充电后期电流很小。 因此电解液中产生的气泡很少，可以节省电能、降低蓄电池的温升，避免损坏电池的极板。 恒压限流方式是一种很有效的充电方式，加上过充判断、浮充控制、温度补偿等久可以形成一个简单的充电管理系统，蓄电池可以再 这个系统下更好地工作。 4. 脉冲快速充电 在充电过程中，只要充电电流不超过蓄电池可接受的电流，蓄电池内部就不会产生大量的气泡。 蓄电池中产生的极化现象会阻碍充电，并且使出气率和温升显著升高。 音痴，极化电压是影响充电速度的重要因素。 用周期性的脉动电流给电池充电可以使电池有时间恢复其原来状态，减小极化现象的影响，解决快速充电面临的难题。 但是目前这种充电方式还在研究阶段，对于采用多大的脉冲周期，占空比又是多少之类的具体问题还没有一个定论。 太阳能电池与蓄电池的配接 选取蓄电池时 ,应该根 据太阳能电池功率的大小来选用不同的种类的充电电池和蓄电池。 小功率的太阳能电池可选用镍镉、镍氢或者锂电池等 ； 中功率的太阳能电池 ,可以选用密封的免维护的铅酸蓄电池 ； 而大功率的太阳能电池则应该选 15 用铅酸蓄电池或者是蓄电池组。 在使用中电池的电压可以通过串联获得加倍 ,电流(容量 )可以通过并联加倍。 但是在应用中注意以下几个问题 : 不同种类或者新旧程度不同的蓄电池不宜混用 ； 不同容量、不同结构的蓄电池不可串联使用 ； 不同电压、不同特性的蓄电池不能并联使用。 目前生产太阳能电池的商家的产品 、种类和规格都是多种多样的。 对于蓄电池来讲 ,一般有 6V、 12V、 24V 的 ,那么如何将太阳能电池和蓄电池配接起来 ?通常来说 ,太阳能电池的额定输出电压要比蓄电池高 ～ 倍 ,这是因为蓄电池的充电效率决定的 ,因为太阳能电池的充电 ,不 像 使用市电给蓄电池充电一样有较大的选择余地 ,况且它在给蓄电池充电的时候功率波动比较大 ,这要先考虑太阳能电池的成本问题。 假如蓄电池的充电时率选择在 C10,充电的补偿值定位 倍 ,那么一个额 定 12V 电 压的蓄电 池应当选 配的太阳 能电池的 电压应该在12V= 左右的太阳能电 池 ,这个电压值已经接近蓄电池的极限充电电压。 在太阳能电池的与蓄电池并联充电时 ,还要注意防止树木和建筑物的遮挡照射太阳能电池的光线 ,或在阴天和夜晚时太阳能电池不能发电 ,所以在电路中一定要串联一个整流二极管防止太阳能电池在电压下降或者不发电时蓄电池对太阳能电池逆放电。 用硅管 IN400 系列 (最大电流为 1A)或者 IN54 系列 (最大电流 3A),并联使用二极管时注意选择内阻一致性的。 对于大功率的太阳能电池组件 (小功率就免了 )。 为防止太阳能电池在强光下由于遮挡受损 ,最好在太阳能电池组件输出端的两极并联一个旁路二极管 ,防止某块电池组在得不到光照而成为负载产生严重发热 ,旁路二极管的电流值不能低于该块太阳能组件的电流值。 第二章 主要元器件的介绍 关于 LT3757 LT3757 概述 凌力尔特公司 (Linear Technology Corporation)推出宽输入 电压 范围 、电流模式DC/DC 控制器 LT3757， 该器件适用于升压型、反激式、 SEPIC 和负输出电源应用，能够产生正或负的稳定输出电压。 LT3757 有两个电压反馈误差 放大器 和基准电压。 一套用于正输出电压，具有 基准电压；另一套用于负输出电压，具有 基准电压，两个基准都来自单一反馈引脚，从而使 LT3757 成为适用于多种类型电源设计的高度通用 DC/DC 控制器。 LT3757 在 至 40V 的输入电压范围内工作，实现高达 96%的效率，非常适用于工业、汽车、医 疗和电信应用。 由于具有从 100kHz 至 1MHz 的 可编程 固定或可同步工作频率，因此设计师可以选择多种电感器和电容器，以优化尺寸、 16 性能和成本。 固定频率、电流模式控制可在宽电源和输出电压范围内实现稳定工作，加之全陶瓷电容器设计，从而实现了更小的解决方案尺寸。 LT3757 用内部 调节的 电源驱动外部 N 沟道 MOSFET。 可编程软启动允许控制输出电压接通时间。 此外， LT3757 具有迟滞的可编程输入欠压闭锁以及输出过压和过流保护 LT3757 采用耐热增强型 MSOP10 和 3mm 3mmDFN10 封装，两种封装都具备了 40oC 至 125oC 的扩展和工业温度范围版本。 以 1000 片为单位批量购买，每片价格为 美元。 LT3757 性能概要  面向升压型、反激式、 SEPIC 和负输出应用  宽输入工作电压范围： 至 40V  利 用单个反馈引脚设置正或负输 出电压  可选固定 100kHz 至 1MHz 工作频率  可同步至 一个 外部时钟  可编程软启动  集成的低端驱动器  电流模式控制 提供超卓的瞬态响应  内部 低压差电压稳压器  低停机电流 1uA  输出过压和过流保护  具迟滞的可编程输入欠压闭锁 LT3757 引脚说明及功能 VC（ Pin 1）：误差放大 器 补偿引脚， 用于稳定与外部 RC 网络的电压回路。 FBX（ Pin 2）：正，负反馈引脚， 通过外部 电阻分压器 收到反馈的输出电压 ，调节到 GND 的频 率在启动和故障情况时 FBX 被关闭。 SS（ Pin 3）： 软启动引脚。 该引脚电压调节补偿引脚（ VC）的钳 位。 在软启动间隔设置一个外部电容器。 该引脚有一个 10μ A 的（典型）的上拉电流源 作 为内部 的轨道。 软启动引脚复位到 GND 是由热条件欠压锁定在 SHDN / UVLO门，欠压或过压 条件 下 的 INTVCC 或内部 过热锁定。 RT（ Pin 4）： 开关频率调节引脚。 使用一个电阻接 GND 来 设置频率。 不允许这个引脚开路。 SYNC（ Pin 5）：频率同步引脚。 用于同步的开关频率到 一个外部时钟。 若使用此功能，一个 RT 电阻应 选择 开关频率低于 20％的同步脉冲的频率。 若 不使用此功能 则连接 SYNC 引脚到 GND。 当 FBX 接 至 GND 时 SYNC 可忽略。 SENSE（ Pin 6）：控制回路的电流检测的输入。 开尔文连接这个引脚到 场效应管正极的 N 开关电源电流检测电阻。 检测电阻负极的电流应连接到 GND 平面靠近 IC。 GATE（ Pin 7）： N 沟道 MOSFET 栅极驱动器输出。 在 INTVCC 和 GND 之间切换。 当集成电路被关闭， 热停工或 者 当 INTVCC 高于或低于过压或紫外线阈值时分别 驱动 到 GND。 INTVCC（ Pin 8）： 稳压电源负载和内部栅极驱动 器。 由 VIN 提供 ，能调节到 17 充电（典型值）。 INTVCC 必须接在靠近引脚 最 小值为 F 的 电容上。 INTVCC 可以直接连接到 VIN。 如果输入电压低于 ， INTVCC 也可以连接到只要供应量不超过 ，电压大于 ，小于 VIN 的 电源上。 SHDN/UVLO（ Pin 9）： 关机和欠压检测引脚。 当电源能 使 正确 开关 动作时 一个 精确 的 的可编程迟滞（名义上的 ）下降阈值检测。 产生 滞后是 由 外部电阻分压器和一个精确的内部 为 2μ A 的下拉电流。 欠压复位状态排序启动。 接 或者更小 来禁止芯片 工作 ，降低输入电压静态 工作 电流 到 1μ A 以下。 VIN（ Pin 10）：输入电源引脚。 必须接 一个 F 或更大的 旁路。