太阳能电池在使用时输出电压不稳定,输出电流也小,这就用一个直流变换电路变换电压后供手机电池充电,直流变换电路见图1,它是单管直流变换电路,采用单端反激式变换器电路的形式。当开关管VT1导通时,高频变压器T1初级线圈NP的感应电压为1正2负,次级线圈Ns为5正6负,整流二极管VD1处于截止,
电路工作原理简述如下:
三极管VT1为开关电源管,它和T1、R1、R3、C2等组成自激式振荡电路。加上输入电源后,电流经启动电阻R1流向VT1的基极,使VT1导通。VT1导通后,变压器初级线圈Np就加上输入直流电压,其集电极电流Ic在Np中线性增长,反馈线圈Nb产生3正4负的感应电压,使VT1得到基极为正,发射极为负的正反馈电压,此电压经C2、R3向VT1注入基极电流使VT1的集电极电流进一步增大,正反馈产生雪崩过程,使VT1饱和导通。在VT1饱和导通期间,T1通过初级线圈Np储存磁能。与此,感应电压给C2充电,随着C2充电电压的增高,VT1基极电位变低,当VT1的基极电流变化不能满足其继续饱和时,VT1 退出饱和区进入放大区。VT1进入放大后,其集电极电流由放大前的最大值下降,在反馈线圈Nb产生3负4正的感应电压,使VT1基极电流减小,其集电极电流随之减小,正反馈再一次出现雪崩过程,VT1迅速截止。VT1截止后,变压器T1储存的能量提供给负载,次级线圈Ns产生的5负6正的电压经二极管VD1整流滤波后,在C3上得到直流电压给手机电池充电。在VT1截止时,直流供电输人电压和Nb感应的3负4正的电压又经R1、R3给C2反向充电,,电路就这样重复振荡下去。R5、R6、VD2、VT2等组成限压电路,以保护电池不被过充电,这里以3.6V手机电池为例,其充电限制电压为4.2V。在电池的充电过程中,电池电压电路停止了对电池的大电流充电,用小电流将电池的电压维持在4.2V。
元器件选择和安装调试
VT1要求Icm>0.5A,hEF为50-100,2SC2500、2SC1008等,VD1为稳压值为3V的稳压二极管。 高频变压器T1要自制,用E16的铁氧体磁芯,Np用φ0.21漆包线绕26匝,Nb用φ0.21漆包线绕8匝,Ns用φ0.41漆包线绕15匝。绕制时要注意各线圈的起始端不要搞错,以免电路不起振或输出电压不正常。组装时在两块磁芯间垫一层厚度约为0.03mm的塑料薄膜作磁芯气隙。
太阳能电池板使用4块面积为6cm×6cm的硅太阳能电池板,其空载输出电压为4V,当工作电流为40mA时输出电压为3V。4块太阳能电池板串联后使用,
元件的参数见图1。
印刷电路板见图2,尺寸为45×26mm2。