电能收集充电器一种设计电路

1、军用电器研究所军用电器研究所电能收集电能收集充电器（充电器（E题）题）组员:李大伟 王庆宇 何沁隆2009.10.18军用电器研究所军用电器研究所报告的主要内容1.题目背景及要求题目背景及要求2.具体电路的设计及元器件选择具体电路的设计及元器件选择3.结论结论军用电器研究所军用电器研究所 题目是以太阳能/风能发电系统为背景被提出。在出现低压和小电流的情况下可以实现小电流的高效收集，在太阳能电池处于阴雨天/风力发电机处于小风情况下，这些发电系统只能输出较低的电压，同时电流也比较小，在这种情况下，通常传统的直接向蓄电池充电的控制器因电压达不到蓄电池充电电压而难以向蓄电池实现充电，或者达到充电电压但

2、电流过小而损失太大达不到充进蓄电池的目的。 一、题目背景及要求一、题目背景及要求题目实际背景题目实际背景军用电器研究所军用电器研究所 一、题目背景及要求一、题目背景及要求设计并制作一个电能收集充电器。其组成框图如图1所示。1.1设计任务设计任务军用电器研究所军用电器研究所 一、题目背景及要求一、题目背景及要求1.2 基本要求基本要求（1）在Rs=100，Es=10V20V时，充电电流Ic大于（Es-Ec）/（Rs+Rc）。（2）在Rs=100时，能向电池充电的Es尽可能低。（3）Es从0逐渐升高时，能自动启动充电功能的Es尽可能低。（4）Es降低到不能向电池充电，最低至0时，尽量降低电池放电电

3、流。（5）监测和控制电路工作间歇设定范围为 0.1 s5s。军用电器研究所军用电器研究所 一、题目背景及要求一、题目背景及要求1.3 发挥部分发挥部分（1）在Rs=1，Es=1.2V3.6V时，以尽可能大的电流向电池充电。（2）能向电池充电的Es尽可能低。当Es1.1V时，取Rs =1；当Es1.1V时，取Rs =0.1。（3）电池完全放电，Es从0逐渐升高时，能自动启动充电功能（充电输出端开路电压3.6V，短路电流0）的Es尽可能低。当Es1.1V时，取Rs =1；当Es1.1V时，取Rs=0.1。（4）降低成本。军用电器研究所军用电器研究所 一、题目背景及要求一、题目背景及要求1.4 题目

4、分析题目分析 从题目要求发现，基本要求和发挥要求可以由两个电路分别实现从而达到电流尽可能大的给电池充电。 基本要求和发挥要求的相同点是电路都是用来在尽可能低的电压情况下，去实现充电电流的最大化；不同点，直流电源的电压段和内阻不同，即所能提供的最大功率不同。军用电器研究所军用电器研究所二二.具体电路的设计及元器件选择具体电路的设计及元器件选择2.1.1发挥部分电路设计发挥部分电路设计 基本部分的电路选用boost拓扑。由于题目对于电路。直流电源提供的电压Es=1.2V3.6V甚至更低，而且电源提供给充电器使用的最大功率为0.7W,这就要求电路工作在高效、超低功耗状态。军用电器研究所军用电器研究所

5、二二.具体电路的设计及元器件选择具体电路的设计及元器件选择2.1.2器件选择器件选择 单片机选用PIC18F020，是一款低功耗的PIC系列单片机，可以再3V启动，并且工作电流属于微安级； 开关管IRL3803，1V就可以完全导通，同时导通电阻为几十毫欧； 辅助电源选用ME2101升压芯片作为控制芯片，外围电路为一只肖特基二极管、一个电感和一个电容，可以将0.9V电压提升到3.3V或是5V; 军用电器研究所军用电器研究所二二.具体电路的设计及元器件选择具体电路的设计及元器件选择2.2电路框架电路框架 电路的原理较为简单，主要包括电容组和DC-DC两部分。从题目的要求可以看到，直流电源提供给充电

6、器使用的最大功率为0.25W,且要求充电电流Ic大于（Es-Ec）/（Rs+Rc），这就要求电路工作在高效、超低功耗状态。储能电容选用村田公司C系列电容。军用电器研究所军用电器研究所P2.2.1基本部分电路基本部分电路设计思路设计思路二二.具体电路的设计及元器件选择具体电路的设计及元器件选择1/2LSB 直流源提供的电流直接进入超级电容器组，超级电容器组充电达到设定电压V1后，电容内的电能通过DC-DC向蓄电池稳定充电，超级电容器组电压降低至设定电压V2后，DC-DC停止向蓄电池充电，等待超级电容器组再次由太阳能电池/风力发电机充电至V1再次工作，检测到蓄电池充满电之后停止向蓄电池充电，此时将超级电容器组充电至V3满载之后切断发电环节对超级电容器组的充电。军用电器研究所军用电器研究所二二.具体电路的设计及元器件选择具体电路的设计及元器件选择2.2.2电路图电路图 军用电器研究所军用电器研究所三、结论三、结论3.1 存在的问题存在的问题1.没有间歇电路；2.两个电路的自动切换。 本设计很好