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1、华南理工大学毕业设计（论文）毕业设计（论文）任务书题目：多功能无线充电移动电源的设计系 名 信息工程系 专 业 自动化 学 号 6010202331 学生姓名 曹泽中 指导教师 扈书亮 职 称 讲 师 2013年12月10日一、原始依据（包括设计或论文的工作基础、研究条件、应用环境、工作目的等。）工作基础：了解数电能通过电磁传输的基本方法，能熟练使用Keil、Multisim软件以及示波器、电感值测量等工具。研究条件：将移动电源输出的5V直流电源通过DC升压，功率放大再转化为1.2KHZ的交流电源，在通过电感发出电磁波。在手机等移动设备接受端通过电感感应电磁转化为交流电,再整流,功放,根据具体
2、的需求,稳压输出DC+5。应用环境：基于直流/交流电源通过电磁传输技术的研究。工作目的：熟练掌握keil的C文件编程 掌握模拟电路功率放大以及直流转交流、交流转直流的技术。二、参考文献1周功明，周陈琛.基于MSP430单片机的无线充电器设计J .绵羊师范学院学报，2011.2肖志坚,韩震宇，绍卓.于便携式电子设备新型无线充电系统的研究J.自动化术与应用，2007.3常书惠.无线电能传输技术与QI标准J.电子商务，201l.4姚小平电能无线传输应用方案J制造业自动化，201l.5胡继胜，李福林一种非接触式供电系统设计J电器与仪表，2011.6柏杨基于超声波的无线电能传输的研究J压电与声 光 ,2
3、011.9周雯琪，马皓，何湘宁.基于动态方程的电流源感应耦合电能传输电路的频率分析J.中国电机工程学报，2008.三、设计（研究）内容和要求（包括设计或研究内容、主要指标与技术参数，并根据课题性质对学生提出具体要求。）1、掌握KEIL的基本使用方法，能够独立完成C语言的基本编程。2、对直流电转为交流电,并设在功率不变得情况下提高频率进行分析，了解其基本过程。3、研究电感感应电流转化电能的方法和任意稳压的实现。4、对实际的电磁波频率和电流值以及传输距离做出相应的测评。指导教师（签字）年 月 日审题小组组长（签字） 年 月 日本科生毕业设计（论文）开题报告课题名称多功能无线充电移动电源系 名 称信
4、息工程系专业名称自动化学生姓名曹泽中指导教师扈书亮一、 课题来源及意义随着全球经济的快速发展，人们生活水平的不断提高，随身携带式的电子产品也越来越多，如笔记本电脑、平板电脑、手机、数码相机、摄像机、便携式DVD、PDA、MP3、MP4、GPS、保暖设备、医疗保健设备等。 它们都要用到电池，但这些设备的原配电池都会因为电池容量低而不能满足设备的正常使用时间。当出差或旅游时又是这些设备的工作高峰期，经常在关键时刻电池没有电了，特别是在手机正在打电话时，数码相机正在拍照时，PSP游戏机玩的正起劲时，PDA正在工作时等等，让您感觉很无奈和无助。而您也不可能把每种设备都配一个备用电池，不但成本高而且也不
5、方便。基于此，为了解决人们的这种烦恼问题，移动电源应运而生。随着移动电源的发展，用户已经不仅仅满足于简单的能充电，更多的用户追求安全、个性、便捷。无线充电，但国内外开始兴起应用。不管是移动设备还是电动汽车对这一技术都是充满了期待！无线充电移动电源服务于便携式移动设备，给我们的生活能带来更多的改变而多彩便捷。二、研究目标1、能实现多种方式充电：（1）快速充电（2）电脑USB线缆充电（3）太阳能充电2、能实现电池电量检测。3、能实现两种方式放电： （1）USB线缆放电（2）无线放电4、能实现超灵敏触控手电筒。 三、 研究内容 系统框架四、研究方法与手段 1、无线充电无线充电系统主要采用电磁感应原理
6、,通过线圈进行能量耦合实现能量的传递.我们可以将这项技术看作是分离的变压器。我们知道，现在广泛应用的变压器油一个磁芯和两个项圈组成；当初级线圈两端加上一个交变电压时，磁芯中就会产生一个交变的磁场，从而在次级线圈上感应一个相同频率的交流电压，电能就从输入电路传至输出电路。如果将发射端的线圈和接收端的线圈放在两个分离的设备中，当电能输入带发射端线圈时，就会产生一个磁场，磁场感应到接受端的线圈，就产生了电流，这样我们就构建了一套无线电能传输系统。2、电池容量检测及LCD显示利用LCD模块显示实时的电池容量和充放电情况更能掌握电池电池温度，安全可靠3、节能手电筒利用电容式触摸开关，打开、关闭手电筒以及
7、调节亮度4、太阳能充电利用太阳能电池板为移动电源供电。通过XL6009升压电路把在弱光下产生的弱电压提高到标准USB供电电压+5V。这样便可实现对移动电源的充电。五、进度安排1、2013.12.102014.03.04 查找资料,了解市面上成熟的无线供电物理方法和优缺点 ,初步选定无线供电类型。完成开题报告。2、2014.03.152014.03.29 研究DC转AC，AC转DC方案及AC哪种频率传输效率高。3、2014.03.302014.04.20 编写LCD显示程序。完成锂电池充放电电源管理方案测试。完成太阳能转化电能高效率测试。完成LED智能触控测试。4、2014.04.212014.
8、05.25 系统整合。无线供电加入电池放电管理。LED手电筒智能操控加入电池放电管理。太阳能充电方案加入电池充电管理。系统联合运行，完成基本功能实现及继续优化。5、2014.05.262014.06.06 撰写论文，准备答辩。六、主要参考文献 1周功明，周陈琛.基于MSP430单片机的无线充电器设计J .绵羊师范学院学报，2011.2肖志坚,韩震宇，绍卓.于便携式电子设备新型无线充电系统的研究J.自动化术与应用，2007.3常书惠.无线电能传输技术与QI标准J.电子商务，201l.4姚小平电能无线传输应用方案J制造业自动化，201l.5胡继胜，李福林一种非接触式供电系统设计J电器与仪表，201
9、1.6柏杨基于超声波的无线电能传输的研究J压电与声 光 ,2011.9周雯琪，马皓，何湘宁.基于动态方程的电流源感应耦合电能传输电路的频率分析J.中国电机工程学报，2008.10王路，陈敏，徐德鸿.磁悬浮列车非接触紧急供电系统的工程化设计J.中国电机工程学报，2007，27（18）.11丁明芳.电感（L）电容（C）回路及应用M.中国科学技术大学出版社，1995.12张小壮. 磁耦合谐振式无线能量传输距离特性及其实验装置研究D. 哈尔滨工业大学,2009.13肖志坚，韩震宇，李绍卓关于便携式电子设备新型无线充电系统的研究J自动化技术与应用，14王长贵,王斯成.太阳能光伏发电实用技术.北京:化学工
10、业出版社,2005。15丁明芳.电感（L）电容（C）回路及应用M.中国科学技术大学出版社，1995.16张小壮. 磁耦合谐振式无线能量传输距离特性及其实验装置研究D. 哈尔滨工业大学,2009.17肖志坚，韩震宇，李绍卓关于便携式电子设备新型无线充电系统的研究J自动化技术与应用， 2007.18董长飞C8051F系列单片机开发与C语言编程M北京：北京航空航天大学出版社，2005.19孟庆奎.手机无线充电技术的研究D.北京：北京邮电大学，2012.20Hirai J J,Kim T W,Kawamura A. Wireless transmission of power and informat
11、ion for cable less linear motor driveJ.IEEE transactions on Power Electronics,2000.21Esser A,Skudelny H C.A new approach to power supplies for robotsJ.IEEE Transactions on Industry Applica-tion,1991.22Soljacic M.Wireless energy transfer can potentially recharge laptops, cell phones without cordsR.Sa
12、n Fran-Cisco: Massachusetts Institute of Technology,2006.23Karalis A,Joannopoulos J D,Soljaeia M.Efficient wirelessnon-radiative mid-range energy transfJ.Annals of Physics,2008，3（23）.24Solaria M, Rafif E H, Karalis A. Coupled-mode theory for general free-space resonant scattering of wavesJ.Physical
13、Review,2007，75（5）.25Soljacic M. Wireless energy transfer can potentially recharge aptops, cell phones without cordsR.San Francisco: Massachusetts Institute of Technology, 2006.26Karalis A, Giannopoulos J D, Solaria M.Effi cient wireless non-radiative mid-range energy ransfer J.Annals of Physics, 200
14、8.选题是否合适： 是 否课题能否实现： 能 不能指导教师（签字）年 月 日选题是否合适： 是 否课题能否实现： 能 不能审题小组组长（签字）年 月 日毕业设计（论文）说明书题目：多功能无线充电移动电源的设计系 名 信息工程系 专 业 自动化 学 号 6010202331 学生姓名 曹泽中 指导教师 扈书亮 2014年6月6日摘要电磁感应无线能量传输系统在现代社会应用中具有广泛而且重要的作用,相对于传统的能量传输技术更加安全、灵活、方便。然而虽然电磁感应无线能量传输已有不少研究与应用,但是目前的发展现状距离完全市场化、完全产品化仍有一定的距离。原因在于电磁感应无线能量传输系统在系统能量的高效利
15、用、高效耦合和发射功率自调节方面仍有较大的提升空间。本设计首先对电磁感应无线能量传输系统的总体方案进行了设计,设计内容包括能量传输方式的选择、电磁感应耦合方案与分析以及整个系统所包括的各个模块及功能,并提出了其中的关键技术。研究分析了为提高初次级的耦合效率,系统初次级线圈之间能量补偿方法的特性、耦合线圈的优化设计以及电感值的选用。针对次级负载功率的要求,研究了初级发射功率的调整技术,初级根据次级传递的信息首先利用脉冲频率调制法调整至系统的谐振频率,然后利用脉冲宽度调制法进行发射功率的调整。关键词：电磁感应无线能量传输；能量发射；高效耦合ABSTRACTElectromagnetic induc
16、tion wireless energy transmission system has broad and important role in the application of modern society. Compared to traditional energy transmission technology, more secure, flexible and convenient, so it has broad market prospects. However, although electromagnetic inductions wireless energy tra
17、nsfer has been a lot of research and application. The reason is that the electromagnetic induction wireless energy transmission system in the efficient use of energy systems, efficient coupling and self-adjusting transmit power is still a large room for improvement.This paper, firstly, introduced th
18、e general scheme of electromagnetic induction wireless energy transmission system has been designed，design includes energy transmission mode selection、various modules and functions of electromagnetic induction coupling scheme and analysis, and the entire system, including the improved the analysis o
19、f the efficiency of coupling the first stage，characteristics between the initial energy of the system of compensation methods、selection of optimal design and coupling coil inductance value. Power requirements for the secondary load，studied the primary technique for adjusting the transmit power，Accor
20、ding to information passed junior secondary adjustments to the system using pulse frequency modulation method first resonant frequency，Then adjust the transmission power of the pulse width modulation. After the finalization of the engineering prototype production, its transmission efficiency and fun
21、ctional tests to verify the electromagnetic induction wireless energy transmission system performance.Keywords：Electromagnetic induction wireless energy transfer；Energy emission；Efficient coupling目 录第一章绪论11.1课题研究前景和意义错误！未定义书签。1.2无线充电的国内外研究现状错误！未定义书签。1.3本文的主要内容2第二章多功能无线充电移动电源的硬件设计42.1无线充电发射与接收设计42.2太
22、阳能电池板82.3锂电池充放电管理错误！未定义书签。2.4系统人机交互硬件设计错误！未定义书签。2.5触摸式手电筒20第三章多功能无线充电移动电源的软件设计263.11602LCD指令说明及时序263.21602LCD程序流程图29第四章系统实物演示304.1无线充电发射与接收端304.2太阳能电池板314.3触摸式手电筒31第五章总结与展望335.1本文终结335.2展望33外文资料中文译文致谢1华南理工大学毕业设计（论文）第一章绪论1.1课题研究前景和意义如今，越来越多的电子产品为人们的工作生活带来了极大的便捷，但传统的电力传输方式大多是通过导线或插座将电力传输到终端产品。随着移动设备、无
23、线数据传输、无线网络技术的曰益普及，人们希望能摆脱传统电力传输方式的束缚，解除纷乱电源线带来的困扰。由此，无线电力传输技术成为21世纪最值得期待的技术，无线充电产品成为人们关注的新焦点。目前，全球许多国家都在研究开发无线电力传输技术，探索无线电力传输系统在不同领域的应用，致力于将其实用化。无线电力传输(Wireless Power Transmission，WPT)也称无线能量传输或无线功率传输，它通过电磁感应和能量转换来实现。无线电力传输主要通过电磁感应、电磁其振、射频、微波、激光等方式实现非接触式的电力传输。根据在空间实现无线电力传输供电距离的不同，可以把无线电力传输形式分为短程、中程和远
24、程传输三大类。人们使用的数码设备越来越多，要为这些设备传输数据、充电，就离不开数据线和电源线。随便看看任何以和人的办公桌，上面总少不了各种各样的线缆。人们一直都希望能够摆脱线缆的束缚，从有线鼠标到无线鼠标，从有线耳机到无线耳机，从电话到手机，设备的变化方向莫过于此。在数据传送方面，现在已经有了WiFi、蓝牙和NFC，再记啊还是那个云存储的便利，我们似乎可以暂时缓口气；但是在电源方面，在电池容量、电源标准方面下工夫；现在，无线充电技术让我们看到了移动设备彻底“无线化”的可能。1.2无线充电的国内外研究现状无线电力传输对于新能源的开发和利用、解决未来能源短缺问题有着重要的意义，为了摆脱地球环境和能
25、源危机，人们计划建立太空太阳能发电站作为获取新能源的途径，而无线电力传输技术发挥着非常关键的作用。因此，许多国家都热衷于无线电力传输的研究和开发，并获得了一定的技术突破和相应的实用产品。美国Power公司开发的电波接收型电能储存装置是以美国匹兹堡大学研发的无源型 RFID技术为基础的，通过射频发射装置传递电能。美国Wild Charge 公司开发的无线充电系统，充电板的外观像一个鼠标垫，能够放置在桌椅等任何平坦表面，可提供高达90W的功率，足以同时为多数笔记本电脑以及各种小型设备充电。日本1995年，日本邮政省通信综合研究所和神户大学工学部开发的5kW微波电力无线输电系统，其3m的抛物面天线可
26、准确为飞艇输电。2011年3月，松下推出了内置太阳能板的桌子，桌子中间是一个大大的太阳能板，桌边白色框就是无线充电垫，可为移动设备提供电力。2011年8月，日本宽带无线论坛的无线电力传输工作小组以实现无线供电技术的早期实用化为目的，定了无线供电相关的指南，让用户能够安全利用无线供电。而英国2005年年初，英国剑桥Splash Power公司开发出的商业化无线电器上市，安装了电能接收器的便携终端可放到上面充电。英国HalolPT公司利用其研发的感应式电能传输技术实现了为电动汽车充电，并计划2012年为其研发的感应式电能传输技术建立一个商业规模示范基地。以色列Powermat公司开发出可传输100
27、W电力的新型无线电源，可为45个中型电器和一些小电器供电。无线电源有一个基座和一个将电磁波转换为电流的“标签”，将带有“标签”的电器放到垫子上或垫子附近，即可获得电力。中国我国无线电能传输技术相关研究和应用正在起步。2004年，双飞燕公司推出了“免电池”无线鼠标，鼠标垫通过连接电脑USB接口获得电能。中国香港城市大学研制出基于ICPT的手机、MP3等便携式通信设备充电平台，可将数个电子产品放在一个充电平台上通过低频电磁场充电。全球无线充电联盟2010年9月将QI无线充电国际标准引入了中国。2011年4月，青岛市科技发展战略研究所、山东科技大学、青岛科技大学、海尔集团超前技术研究中心共同绘制完成
28、了“无线电力传输产业技术路线图”。“无线电力传输产业技术路线图从资源基础研发需求技术壁垒、行业需求、产业目标5个层次，描绘出青岛市发展无线电力传输产业的科学路径，并提出了相应的对策和建议。未来510年，无线电力传输这一战略性新兴产业将达到近千亿元的产业规模，并可培育成青岛市新的经济增点。2020年有望突破恶劣环境下的无线供电技术，实现电无线远距离传输，产业规模预计将达到500亿1000亿元。1.3本文的主要内容本文对便携式无线供电系统(图1-1)各种类型的原理和特点进行了介绍，着重分析应用电磁感应式无线充电移动电源。整合现有移动电源的特性，融入无线充电，在智能手机端可随时充电，智能连接。在实际
29、生活使用中的便携性。并在此分析的基础上尝，本文给出了多功能移动电源的概念。通过触摸式的电容按键取代传统的机械式按键，更适合现代人智能触控的理念，也是规避了机械按键在使用过程中会出现的种种缺点。从感应触摸时间长短来实现手电筒的无级调节，随性所欲的亮度控制，电量优化应用。当今时代新能源当道的背景下使用现代新型太阳能电池板，并且在优化电路转换模式后，实现了随时随地给移动电源充电。使用起来更便捷、环保、节能。图1-1 系统框架图第二章多功能无线充电移动电源的硬件设计2.1无线充电发射与接收设计近年来，各类移动电子设备的发展迅猛，传统的充电方式会导致满桌的电线十分杂乱，给人们带来诸多不便，在这样的背景下
30、无线充电技术孕育而生。现有的无线充电技术主要有3种，分别是电磁感应 、磁共振和无线电波。综合它们各自的优势并结合微小型无线充电设备体积小、重量轻的特点,感觉电磁感应技术较适合于该类设备的制造。人们使用的数码设备越来越多，要为这些设备传输数据、充电，就离不开数据线和电源线。随便看看任何以和人的办公桌，上面总少不了各种各样的线缆。人们一直都希望能够摆脱线缆的束缚，从有线鼠标到无线鼠标，从有线耳机到无线耳机，从电话到手机，设备的变化方向莫过于此。在数据传送方面，现在已经有了WiFi、蓝牙和NFC，还是那个云存储的便利，我们似乎可以暂时缓口气；但是在电源方面，在电池容量、电源标准方面下工夫；现在，无线
31、充电技术让我们看到了移动设备彻底“无线化”的可能。2.1.1电磁感应充电原理与结构根据法拉第电磁感应定律：线圈中感应电动势的大小与穿过线圈的磁通量的变化率成正比。因此系统分为发射侧与接受侧两部分，向微小型无线充电设备充电器底座(发射侧)输人直流电，通过有源晶振逆变转换成高频交流电供给发射线圈，发射线圈周围产生高频磁场,嵌入微小型无线充电设备中的接收线圈(接受侧)感应到此变化磁场，即产生感应电动势，通过整流滤波使之成为直流电，供给微小型无线充电设备电池,即完成充电过程(如图2-1)。电磁感应的缺点是传输距离短，随着距离的增加，电损耗会变得很大。图2-1 电磁感应2.1.2发射端为适应市场满足各种
32、电子产品的无线充电需求，方便不同客户的产品应用，现大量推出全系列的无线充电供电芯片，用此芯片设计的电路接收最大可输出800mA以上电流,通常5mm距离持续输出5V500mA,仅有低微温升,小电流工作可达300mm距离,全面满足市面上小电子产品的充电价格合理低廉,有专用的大量实用PCB,可长期大量提供全套电子器件以方便初次使用此芯片能够一次成功,选用芯质量性能稳定,装上器件便能工作,不用调试,工作电压宽,可工作在315V。为了使得发射端和接受端两谐振体能在稳定设定频率下产生谐振并传输功率，驱动源必须有频率可调和功率放大功能，且在高频率下能有较好的输出波形。在输入波形上，我们能选用TTL波，因为其
33、在相同的时间内携带的能量较三角波和正弦波都高。信号源直接采用信号发生器，它能稳定产生可调的最高至3MHz的TTL波。因此，在功率放大电路中，我们选用IXDD409(图2-2)做为功率放大芯片。 它的上升时间仅为815ns，输出电压4.5V25V，持续最大输出电流为2A，电流峰值可支持9A。通过实验测试，其在500KHz1.5MHz都能稳定的输出较好的TTL波形。在无线发射端的管理芯片选为:XKT-408A、B、C（A为大电流型，B为微功耗型，C为低压型）本文选用的A型。图2-2 IXDD409XKT-408(图 2-3)系列集成电路：采用CMOS制程工艺，具有精度高、稳定性能好等特点，其专门用
34、于无线感应智能充电、供电管理系统中，可靠性能高。XKT-408负责处理该系统中的无线电能传输功能，采用电磁能量转换原理并配合接收部分做能量转换及电路的实时监控；负责各种电池的快速充电智能控制，XKT-408只需配合极少的外部元件就可以做成高可靠的无线快速充电器、无线电源供电器。 图2-3 XKT-408芯片l 特点： * 自动频率锁定 * 自动检测负载 * 自动功率控制 * 高速能量输出传送 * 高效电磁能量转换 * 高密度能量输出 * 智能检测系统，免调试 * 工作电压：DC3V15V * 高度集成化，仅几个普通外围元件 * 经过严格测试及批量生产，性能稳定 l 应用范围： 军用产品、医疗产
35、品、安防产品、防水产品、玩具产品、成人用品、数码产品、MP3、MP4、手机、手持家用电器等的电池无线充电、无线供电。 图2-4 发射端原理图XTK-408A有与4946搭配，输出大电流，最高可达800mA。C3为输出滤波电容，保障输出电磁波频率在1M左右。L1为直径45mm扁型线圈，大小感值为35uh。可在1590m面积辐射范围内，匹配10%-15%即可保障有效电能传输。2.1.3接收端将交流量转化为直流量主要包括整流、滤波和稳压三个环节。本文选择的是吴XTK-408A配套使用的T3168芯片(图2-4)。通过实验，相匹配的扁型直径50mm线圈，电感量为35uh。C1、C2滤掉掉高频波，D1取
36、0180波形。R1/R3比值决定输出电压值为5V。R2/R4作为智能反馈，来调节输出电压的稳定性。图2-5 接收端原理图本文采用了一种印制板无芯圆形电感线圈传输电能的方法，通过芯泰科专用无线供电方案验证了其可用于电磁感应式无线充电系统中。在研究过程中也发现，印制板电感线圈的等效串电阻较大，无线传输中存在因功率损耗而产生发热以及能量传输效率低的问题，同时对于发送与接收线圈之间的更复杂的角度失配，以及发送与接收最佳频率的选择等问题还有待于进一步的研究。在实际使用过程中虽然依然有着各种各样的不足，比如成本高、充电效率低、充电时基本需要紧挨充电底座等，但是不容否认的是，无线充电技术正在移动设备领域加速
37、普及。对于一种面向未来的技术，我们不能仅从负面的角度来看问题。如果换一种角度，我们也许可以看到无线充电技术的庞大活力。2.2太阳能电池板进入新的世纪，随着城市化进程的加快和人口的快速增长，能源和环境问题的日益突出。作为清洁能源的太阳能越来越受到重视。加上不可再生的化石燃料如煤、石油和天然气等的加速开采，能源危机越来越严重，制约了当今世界的发展。据统计，按照目前已经探明的化石能源储量及开采速度计算，最常用的不可再生能源将在本世纪消耗殆尽。此外，化石燃料在使用时所排放的二氧化碳会导致全球气候变暖，这也将成为人类未来生存和发展的巨大挑战。为此，人类开始努力寻求开发新的可替代能源，为人类社会未来可持续
38、的发展提供新的动力。为此，人类开始努力寻求开发新的可替代能源，为人类社会未来可持续的发展提供新的动力。在目前已知的如太阳能、风能、潮汐能、生物质能、地热能等这些替代能源中太阳能因其清洁安全并且取之不尽，被认为是最理想的可再生能源之一。太阳能发电具有很好的发展前景，既环保又节能，而且取之不尽用之不竭。太阳能发电具有很好的发展前景，既环保又节能，而且取之不尽用之不竭。迄今为止，太阳能主要被应用在两个重要领域，一个是光能利用，另一个就是光伏发电。太阳能作为几大可再生能源之一，具备很多的优点：太阳能在开发和利用过程当中具有清洁没有污染的特性，这是其它任何能源无法与之相比的、太阳光照射的区域广泛，无论是
39、平原，山区或是海洋都不受任何影响，不受地域限制、太阳能辐射量大，能源充足、太阳能具有长久性。近年来，太阳能光伏发电的研究和应用有了突飞猛进的增长，成为新能源的研究热点之一。目前制约太阳能光伏发电系统进一步发展的主要因素有高昂的制作成本和较低的转换效率。2.2.1DC/DC 变换器 在前两节中已经对三种不同的 DC/DC变换器的原理功能进行详细的分析比较，本论文所研究的家用太阳能光伏发电系统中适合使用Boost变换器。因为据分析得知在光伏发电系统中，光伏电池板转化的电能一般情况下是比较低的，需要做升压处理的，而且Boost 变换器的电路相对于Buck-Boost电路要简单，转换效率也是比较高的，
40、操作起来比较容易，而 Buck 变换器主要是进行降压的，这不能满足光伏电池板升压的要求。本论文所研究的家用太阳能光伏发电系统是处于室外的，而室外环境是不能认为控制的，而环境温度光照等都会对光伏电池板产生影响，受到外界影响时电压会变低，如果使用 Buck 变换器将无法正常工作。除此之外，Buck-Boost变换器虽然既能够升压又能够降压，其效率也非常高，但是其控制过程要复杂很多，这就加大了系统的难度，应用比较麻烦。所以本论文中采用XL6009 BOOST DEMO BOARD MANUAL升压电路变换器。图2-6 XL6009功能方框图2-7 XL6009的引脚配置表2-1 XL6009的引脚说
41、明2.2.2 硬件方案XL6009是一颗升压型DC/DC转换器,输入电压范围2.5V-32V,内置N沟道的MOSFET,试用于本实验的太阳能电池板,最低电压输出2V。那么XL6009的开关电流最大是4A，开关频率是400Khz，内置OCP、OTP等保护电路，工作温度40-+125，内置软启动功能，效率可达90%；主要应用于PDA供电、便携式设备太阳能、车载适配器等领域。如图2-7,对各个管脚说明。本实验所应用的太阳能电池板为2V-5V，适用于XL6009的智能调压输出。原理图为图2-8：图2-8 升压原理图 2.2.3 太阳能电池板工作流程图在实际使用过程中，由于光线的强弱，紫外线大小等问题，
42、太阳能电池板不会总是为我们提供电能。虽然对电压和门槛电压都做了优化，不可避免的是冷光源下以及低光照强度是本太阳能电池板的地区。下面的流程图（图2-9）示意出实际使用过程阈值对能否充电的影响。图2-9 充电流程图 2.2.4太阳能转化电路仿真及实物图2-10 电池板仿真图 图2-11 示波器测纹波 图2-12 电池板转化概率图 太阳能在正常室内光线下可以提供电能， 但是太阳能电池板的光电转换率低，不能完全的满足人们的用电需求，阻碍了太阳能技术的推广。而本文针对太阳能电池板的特性提出了采用灵活性的方法来提高太阳能电池板的光电转换率。实际使用中本文由图2-9仿真效果，推算出图2-12的实际功率图。太
43、阳能追光系统它具有轻巧、廉价、高效、便于使用的特性。较强的机械性能可直接用于移动电源外壳。用于多种场合给移动电源充电。关于太阳能利用的研究近几年来已经成为炙手可热的话题#而提高光电转换率一直是人们重点研究的对象，采用先进的智能跟踪系统将会掀起太阳能电池在各个领域应用的高潮，市场前景广阔。2.3锂电池充放电管理随着各种智能手机、平板电脑的普及，让越来越多的人已经开始发现各种数码产品，尤其是以手机为主的设备自身的电力已经无法满足我们在日常使用中对续航时间的需要。而移动电源的出现可以说在一定程度上解决了各种数码产品自身电量不够用的情况。那么没有接触过移动电源的消费者来说，到底什么是移动电源呢？简单的
44、来说，我们可以把移动电源看成一块同时具备充、放电功能的大容量电池。充电是指可以像普通手机电池那样，在电量不足的时候进行充电操作。而放电，则是可以为各种不同的数码设备提供电力的能力，目前市面上绝大多数移动电源的输出接口电压为5V，接口类型为标准的USB接口。图2-13 充放电示意图 移动电源是由电芯（锂离子或锂聚合物电池）、具有升压（或降压）以及稳压电路、外壳等三大部分组合而成(如图2-14)。其中一些移动电源内部电芯或者电路板上还配有过流、过充、过温等功能的保护电路。移动电源内部的电芯就好比是汽车的油箱和传动系统，负责为整个移动电源提供源源不断的动力。而移动电源的电路板则可以看成是控制系统，主
45、要用来负责动力的分配及转换。将锂电芯所提供的3.7V（或者更高）电压转换成标准的5V（或者更高）电压，来为被充电设备提供电力。对于内部电芯来说，目前市面上所售的多数移动电源都是使用圆柱形（通常为18650电池，图2-15）的锂离子电池或者块状的锂聚合物电池。由于锂聚合物电池可以设计成任何形状及厚度，所以在移动电源的整体外观上，使用锂聚合物电芯的产品体积普遍要薄于使用圆柱形电芯的产品。图2-14 电路板 图2-15 锂电池在对移动电源结构以及内部组成部分进行一定的了解之后，移动电源上使用的各种接口。既然是具有可以充、放电功能的产品，那么输入和输出接口则是比不可少的。可以将移动电源的各种接口看成能量传输之间的桥梁，负责将移动电源内部的电能输送到被充电设备，或者反过来为移动电源本身进行充电。电路板是图2-14这样的。2.3.1硬件本设计硬件框图结构如图2-16所示，电源箱有太阳光和常规市电两路能量来源。当蓄电池馈电时，在阳光充足的情况下首先利用太阳能充电，其次通过