課程設(shè)計說明書第PAGEII頁 小型太陽能充電寶的設(shè)計院（系）名稱信息工程學院專業(yè)班級12普本電信一班學號學生姓名指導教師2012年6月17日

小型太陽能充電寶的設(shè)計摘要21世紀隨著能源危機的日益加劇我們完全有必要在更多的領(lǐng)域運用新能源，如太陽能、風能、水能等新型能源，而太陽能作為豐富易獲得的更應(yīng)該好好的去利用。近年互聯(lián)的發(fā)展帶來了智能終端井噴式的爆發(fā)，同時3G、4G的逐步成熟，5G即將興起，加之手機屏幕來越大，耗電量越來越高，安卓系統(tǒng)帶來的硬件大戰(zhàn)等，這些都導致了手機耗電量的顯著增加，如今的智能手機，基本上最多也只能達到1天的續(xù)航時間。所以可攜帶的移動電源充電寶應(yīng)運而生，但是對于那些在野外作業(yè)和喜歡旅游的人，他們則不僅僅需要一個普通的充電寶，他們需要的一個有太陽能供電的充電寶。關(guān)鍵詞：LM2575,LM3420,LM358,目錄1緒論 11.1課題描述 11.2基本工作原理及框圖 12太陽能充電寶的前期調(diào)查 12.1太陽能充電寶的特點 12.2太陽能充電寶的發(fā)展 22.3太陽能充電寶的選擇分析 32.4充電寶的目標消費群 42.5市場前景 43相關(guān)芯片及硬件電路設(shè)計 63.1LM2575芯片 63.1.1LM2575的功能特性 63.1.2 LM2575ADJ的主要性能參數(shù) 63.2LM3420 73.2.1LM3420的功能特性 73.3LM358 83.3.1LM358功能特性 84太陽能充電寶設(shè)計過程的圖 94.1總原理圖 94.2太陽能充電寶PCB圖 94.3太陽能充電寶實物圖 10總結(jié) 11課程設(shè)計說明書第11頁1緒論1.1課題描述隨著通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，化石能源被日益消耗甚至即將面臨枯竭，全球能源問題日益嚴重。另外人們的環(huán)境保護意識越來越強烈，尋找各種清潔能的源來代替化石能源變得尤為重要。太陽能作為一種可再生資源有取之不盡用之不竭的有點，并且清潔安全。因此太陽能有著廣泛的應(yīng)用前景。還有經(jīng)常進行野外作業(yè)業(yè)務(wù)的人來說，要在野外的環(huán)境下長時間的使用手機、平板電腦、數(shù)碼相機等電子產(chǎn)品進行通訊或娛樂，那就必須要有充足的電能，當然可以攜帶移動電源，但是必須要事前沖好電，但是可能還是不夠。這樣的情況下，太陽能移動電源的優(yōu)勢就顯示出來了?？梢噪S時進行充電，戶外實用性更強。1.2基本工作原理及框圖圖是由LM2575ADJ和LM3420等構(gòu)成的充電電路，LM3420監(jiān)視充電電器的電壓，其輸入加至開關(guān)集成穩(wěn)壓器LM2575ADJ的反饋端（FB）。當檢測到用電器滿充電電壓時，電路停止對電池充電，另外，A1（LM358）放大器用于增強LM3420的檢測能力。太陽能電池板太陽能電池板穩(wěn)壓保護電路恒壓輸出小型電子用電器圖1基本工作原理框圖2太陽能充電寶的前期調(diào)查2.1太陽能充電寶的特點太陽能充電器是一種新型高科技太陽能系列產(chǎn)品,擁有智能調(diào)節(jié)功能,可以調(diào)節(jié)不同的輸出電壓及電流。可以對不同的充電產(chǎn)品充電，調(diào)節(jié)電壓從3.7-6V范圍內(nèi),可以對MP3.MP4.PDA，數(shù)碼相機，手機等產(chǎn)品充電。具有五顆高亮5LED，可用于日常照明與緊急照明！而且體積小，容量高，使用壽命長的優(yōu)點.適用于出差、旅游、長途乘車船、野外作業(yè)等環(huán)境及學生的備用電源和緊急照明，具有安全保護、兼容性好，大容量、體積小、使用壽命長、性價比高。功能參數(shù)太陽能電池板規(guī)格：5.5V/70mA1、高容量可充電電池：1300MAH2、輸出電壓：電壓為5.5V3、輸出電流：300－550mA；4、充電器給手機充電時間：約120分鐘（不同品牌和型號的手機有少許差別）；5、太陽能給充電器內(nèi)置電池充電時間：10～15小時；6、用電腦或交流適配器給充電器內(nèi)置電池充電時間：5小時；產(chǎn)品適用范圍：太陽能充電器可適用于充電電壓在3.7～6V之間不同范圍充電產(chǎn)品和電子數(shù)碼移動設(shè)備．以接移動設(shè)備所需要電壓及電流參數(shù)不一致．必須要針對性充電產(chǎn)品和電子數(shù)碼移動設(shè)備電壓選擇適當?shù)碾妷汉笤俳o其充電產(chǎn)品充電．保證充電穩(wěn)定和電池壽命。太陽能充電器都免費插頭，多達20種接口可供選擇。與大多數(shù)手機（iPhone、黑莓手機）、GPS接收器、專用集群移動通信設(shè)備、數(shù)碼相機、mp3/4播放器等產(chǎn)品兼容，充電適配器范圍廣。2.2太陽能充電寶的發(fā)展2010年下半年至2012年，我國市場的充電寶供需幾乎呈現(xiàn)直線飆升，截至2012年底，國內(nèi)移動電源市場已經(jīng)達到了3000萬臺以上，2015年將有望突破5000萬臺。充電寶相應(yīng)品牌的排名：TOP1：品能PN-913移動電源蘋果iphone54s手機充電寶器10000毫安外接電池。TOP2：羽博移動電源YB647手機充電寶蘋果iphone54S三星10400毫安。TOP3：飛毛腿移動電源iPhone4S蘋果5代9220三星9100i9300手機電池充電寶。TOP4：品能PN-910移動電源蘋果iphone54s手機充電寶器11200毫安外接電池。TOP5：手機充電寶移動電源20000毫安蘋果4s移動充電器30000毫安包郵。TOP6：手機移動電源12000/20000毫安蘋果iPhone4小米三星HTC充電寶30000。TOP7：Mokai6移動電源充電寶手機iphone4s蘋果5htc三星20000毫安正品。TOP8：飛毛腿10400毫安移動電源蘋果iphone4s三星充電器HTC手機充電寶。TOP9：移動電源愛國者正品蘋果5iphone4Shtc三星充電寶手機充電器。對三種不同品牌的充電寶的月銷量調(diào)查結(jié)果如下：第一名（月銷量：1.1萬筆）“品能PN-902移動電源ipad3iphone4手機充電寶5000毫安外接電池”第二名（月銷量：9509筆）“包郵凌導移動電源10000毫安大容量iphoneHTC手機外置電池充電寶”第三名（月銷量：7206筆）“羽博移動電源充電寶iPad3iPhone4S2014年國內(nèi)移動電源的市場規(guī)模將達到160億元，同比增長52.38%，2015年整體市場規(guī)模將達到280億元。未來兩年的移動電源市場增長速度將逐步理性，行業(yè)的規(guī)范化發(fā)展將使得移動電源市場的增速逐步平穩(wěn)。2.3太陽能充電寶的選擇分析（一）、外觀，相信外觀是不少朋友選購移動電源時候首要因素之一。時尚的外表可以增加不少的樂趣。相同體積內(nèi)容量越高，小巧的形狀就可以突出移動電源的便攜性，增加實用性。（二）、參數(shù)，不同品牌的移動電源具有不同的電氣參數(shù)：1.充電電壓電流：充電電壓一般要求5V，可通用手機適配器。充電電流理論是要越大越好，充電越快。實際應(yīng)注意發(fā)熱問題。2.電芯容量：一般電芯容量是跟體積成正比，體積越大容量越大。盡量選用同等體積下容量大的產(chǎn)品。3.輸出電壓、輸出電流：輸出電壓必須要求5V.放電電流理論也是要越大越好，充電越快。實際應(yīng)注意發(fā)熱問題和數(shù)碼產(chǎn)品的特性。4.保護參數(shù)。應(yīng)該具有過壓，過流，欠壓等保護措施。這些參數(shù)決定了移動電源的充電速度，充電時間及使用的安全性，對于大家日常使用有很大的關(guān)系。（三）、功能，測試功能部分相信是所有網(wǎng)友最為看重的地方，畢竟我們的移動電源最主要的還是為用戶服務(wù)。良好的功能及人性化的設(shè)計才是我們需要的。2.4充電寶的目標消費群充電寶有著巨大的市場需求，充電寶的目標消費群為：1、移動工作群體：警察、軍隊、記者、攝影師、商務(wù)人士等各類出差、旅游、戶外工作人員；2、移動娛樂群體：經(jīng)常出差或旅游的數(shù)碼相機、數(shù)碼攝像機、手機、掌上電腦、掌上游戲機、MP4等移動數(shù)碼產(chǎn)品用戶。3、學生：學生始終是現(xiàn)在的時尚一族，學習機、MP3、MP4、手機等等數(shù)碼產(chǎn)品是他們的必備的裝備。有一款移動電源，您就不必再帶那么多的備用電池、充電器，也不用急著找220v電源，通過使用不同的轉(zhuǎn)接頭，可以適合目前市場上多數(shù)主流數(shù)碼產(chǎn)品的需要，一塊移動電源同時解決多種數(shù)碼產(chǎn)品的缺電問題。2.5市場前景移動互聯(lián)的發(fā)展帶來了智能終端井噴式的爆發(fā)，同時3G、4G的逐步成熟，5G即將興起，加之手機屏幕來越大，耗電量越來越高，安卓系統(tǒng)帶來的硬件大戰(zhàn)等，這些都導致了手機耗電量的顯著增加，如今的智能手機，基本上最多也只能達到1天的續(xù)航時間。因此充電寶類產(chǎn)品隨之爆發(fā)，大容量、多功能產(chǎn)品層出不窮。2015年充電寶會持續(xù)大規(guī)模增長，無論是產(chǎn)量還是銷量，可以看出，市場對充電寶的需求越來越高。而另一方面，單一功能的充電寶產(chǎn)品已經(jīng)不再受用戶追捧，多功能、時尚外觀的充電寶正在逐漸成為市場新寵。進入2015年充電寶的整體份額仍然在不斷提高，成為各類手機配件中關(guān)注度最高的產(chǎn)品，遠高于其他配件。在高速增長的同時，充電寶在用戶關(guān)注度方面還呈現(xiàn)以下幾個特征：1、多功能產(chǎn)品開始占據(jù)主流市場：多功能充電寶的出現(xiàn)更加細分了這個市場和用戶群體。目前的充電寶產(chǎn)品，已經(jīng)可以將路由、移動存儲等功能完美融合，這給商務(wù)用戶帶來了極大的便利，出差不再需要攜帶多個配件產(chǎn)品，這是2015年市場的一個顯著變化。2、女性充電寶悄然登場：充電寶的市場細分不僅體現(xiàn)在多功能商務(wù)產(chǎn)品方面，女性充電寶也成為今年非常大的一個亮點。相對商務(wù)類產(chǎn)品，女性充電寶在功能和容量方面并沒有太多要求，而是特別注重外觀與工業(yè)設(shè)計。2015年，大量時尚外觀的產(chǎn)品出現(xiàn)，豐富了用戶的選擇。同時手機、移動配件等產(chǎn)品也開始出現(xiàn)個性化的外觀需求，這使得充電寶也必須能夠相對應(yīng)的與之搭配。雖然充電寶行業(yè)的發(fā)展前景良好，但也存在著不少問題。隨著智能手機的迅猛發(fā)展，充電寶市場更加開闊。但是如今充電寶行業(yè)面臨了以下四大挑戰(zhàn)：1、新技術(shù)不斷涌現(xiàn)或?qū)⑷〈潆妼殻罕热缑绹髮W生運用納米技術(shù)發(fā)明了神奇充電器。2、充電寶單一，易而成為被別的產(chǎn)品兼容的對象。3、充電寶只比拼容量將遭遇進化瓶頸。4、智能移動設(shè)備在彌補供電能力不足的硬傷。所以充電寶行業(yè)有大好的前景也將面臨著很多挑戰(zhàn)，想要更好地發(fā)展就要跟上時代發(fā)展的步伐，這樣才能不至于被時代所淘汰，并能發(fā)展的更好。3相關(guān)芯片及硬件電路設(shè)計3.1LM2575芯片LM2575系列開關(guān)穩(wěn)壓集成電路是美國國家半導體公司生產(chǎn)的1A集成穩(wěn)壓電路，它內(nèi)部集成了一個固定的振蕩器，只須極少外圍器件便可構(gòu)成一種高效的穩(wěn)壓電路，可大大減小散熱片的體積，而在大多數(shù)情況下不需散熱片；內(nèi)部有完善的保護電路，包括電流限制及熱關(guān)斷電路等；芯片可提供外部控制引腳。是傳統(tǒng)三端式穩(wěn)壓集成電路的理想替代產(chǎn)品。3.1.1LM2575的功能特性LM2575的內(nèi)部框圖如圖所示，該框圖對應(yīng)于TO-220封裝的引腳。其中R1=1kΩ（ADJ時開路），R2分別為1.7kΩ（3.3V）、3.1kΩ（5V）、8.8kΩ（12V）、11.3kΩ（15V）和0（ADJ），可以看出LM2575內(nèi)含52kHz振蕩器、基準電路、熱關(guān)斷電路、電流限制電路、放大器、比較器及內(nèi)部穩(wěn)壓等電路。圖2LM2575內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖LM2575ADJ的主要性能參數(shù)●輸出電壓：3.3V、5V、12V、ADJ（可調(diào)）；●振蕩頻率：54kHz；●最大穩(wěn)壓誤差：4%；●轉(zhuǎn)換效率：75%～88%（不同的電壓輸出的效率不同）；●工作溫度范圍：LM1575為-55℃～+150℃；LM2575/LM2575HV為-40℃～+125℃。圖3M2575引腳圖圖3M2575集成穩(wěn)壓器的兩種引腳排列。其引腳功能如下：VIN：未穩(wěn)壓電壓輸入端；OUTPUT：開關(guān)電壓輸出，接電感及快恢復二極管；GND：公共端；FEEDBACK：反饋輸入端；ON/OFF：控制輸入端，接公共端時，穩(wěn)壓電路工作；接高電平時，穩(wěn)壓電路停止。3.2LM3420圖4LM3420的內(nèi)部電路圖，LM3420在充電電路中是監(jiān)視充電電器的電壓的作用。為充電器提供一個穩(wěn)定的恒定電壓輸出，本次用的是LM3420-4.2圖4LM3420內(nèi)部電路圖3.2.1LM3420的功能特性LM3420雙列5腳封裝。有三種不同的型號：LM3420-4.2、LM3420-8.6、LM3420-12.6，分別提供+4.2V、8.4V和12.6V恒壓輸出，使用于對一只，兩只和三只鋰離子電池充電。LM3420中含有運放、帶隙基準、PNP輸出晶體管和設(shè)置輸出恒定電壓的分壓電阻。是一種專門設(shè)計的并聯(lián)穩(wěn)壓器，穩(wěn)壓器輸出電壓有輸出腳（IN）和接地腳（GND）之間的電阻分壓器決定。如果輸入腳的電壓低于LM3420的穩(wěn)定電壓，輸出腳五輸出電流。當輸出腳的電壓達到穩(wěn)定電壓后，輸出腳開始輸出電流。該電流驅(qū)動反饋器件或線形穩(wěn)壓器、開關(guān)穩(wěn)壓器的功率器件，使輸出電壓穩(wěn)定。圖5LM3420引腳圖3.3LM358LM358是雙運算放大器。內(nèi)部包括有兩個獨立的、高增益、內(nèi)部頻率補償?shù)碾p運算放大器，適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用，也適用于雙電源工作模式，在推薦的工作條件下，電源電流與電源電壓無關(guān)。它的使用范圍包括傳感放大器、直流增益模塊和其他所有可用單電源供電的使用運算放大器的場合。3.3.1LM358功能特性直流電壓增益高(約100dB)單位增益頻帶寬(約1MHz)電源電壓范圍寬：單電源(3—30V)；雙電源(±1.5一±15V)低功耗電流，適合于電池供電·低輸入偏流低輸入失調(diào)電壓和失調(diào)電流HYPERLINK"/doc/3148087.