随着全球工业化的进程,人类对能源的需求在不断增长,能源危机已展现在人类面前。太阳能是资源最丰富的可再生能源,它分布广泛,可再生,不污染环境,是国际公认的理想替代能源。随着太阳能技术的发展,近年来超薄、超轻的光伏电池在便携式电子设备中的应用也得到了很大发展。 内置锂离子电池的太阳能手机充电器摆脱了传统充电方式的束缚,节能与环保,具有良好的发展前景。 本课题在对太阳能手机充电器进行了理论研究与计算机仿真的基础上,以单片机作为控制核心,进行硬件及软件设计,制作了一个具有完善充放电功能的高效的太阳能手机充电器。主要技术内容如下： (1)分析了太阳电池的工作原理和输出电压、电流、功率特性,研究了各种最大功率跟踪方法,并采用穷举法与基于输出参数检测的最优梯度法相结合的最大功率跟踪算法有效实现了太阳电池的最大功率跟踪功能。 (2)在对锂离子电池工作原理和充放电特性分析的基础上,总结了各种锂离子电池充电方法及充电拓扑的优缺点,并指出对于太阳能充电器,DC/DC拓扑有利于实现对太阳电池最大功率点的跟踪,脉冲充电算法可以准确判断充电终止时机。本课题采用DC/DC拓扑结合脉冲充电控制的充电方案,通过仿真与实验验证了方案的有效性。 (3)本文设计了一个具有充电与放电功能的太阳能手机充电器,充电电路采用数字控制的buck变换器,放电电路采用高效率的集成boost变换器。系统以集成了多种外围模块的PIC16F883单片机做为控制核心,控制电路简洁有效,控制方案具有太阳电池最大功率跟踪与锂离子电池充电过程控制的功能,以及对锂离子电池进行过充、过放和过温保护的功能。 (4)对充电器各部分电路损耗做了详细的分析,采用同步整流技术与电感优化设计提高buck电路的效率。本课题在硬件电路设计及软件编程中采用低功耗设计方法,极大地降低了控制电路的功率损耗。