太阳能便携式充电宝的设计与实现

基金项目：校级课题“一种野外露营太阳能便携式充电宝”闽北职业技术学院 MKCA2111

摘要：近年来，各种新的电子科技产品涌现出来。太阳能便携式充电宝就是一种新产品，其采用太阳能充电，而且轻便小巧，便于携带。各种充电宝的设计中采用了先进技术，而且使用便捷，产品的性能更加全面，满足了人们当前快节奏的生活。本论文着重于研究设计太阳能便携式充电宝的有效方法以及实现策略。

关键词：太阳能;充电宝;便携式;设计;有效方法;实现

一、太阳能便携式充电宝的设计方案

在设计太阳能便携式充电宝的时候，太阳能电池的主要成分是单晶硅，促使阳光与电能之间发生转换，所以其主要起到了转换器的作用。储电装置所发挥的主要作用是对电能进行存储，主要采用的是钾离子电池[2] 。从现在普遍使用的便携式电子产品情况来看，所使用的电池主要为两种，除了钾离子电池之外，还有镍氢电池，前者是比较受欢迎的，主要是由于这种电池有诸多的优势，诸如比能量相对比较高，有很长的循环寿命，比较低的自主放电率，而且还没有记忆效应。本研究中，一项重要的内容就是设计充电电路和放电电路以及稳压电路。本设计主要发挥作用的是稳压电路，保证电压维持稳定的状态，达到限定值，之后发挥充电电路的作用可以将电能传输到储电电池，然后发挥放电电路的作用与USB接通，就可以为手机充电。

太阳能与其他的能源有所不同，其有非常大的光照强度，加之太阳能电池的内部阻力非常高，当使用这种电池的时候，即便有电压产生，也是处于非常不稳定的状态，有电流产生，却非常小。所以，将电能充给电池的过程中，控制充电功能的电路发挥起到转换的作用，此时电池板会有直流电压输出，就可以进行转换，成为交流电。

二、设计电池硬件电路的有效方法

在设计太阳能便携式充电宝的时候，对于电池硬件电路的设计是重点，此时需要是使用单片机，STC系列的应用是非常广泛的，其为8位单片机系列，在进行开发的时候，可用的资源非常丰富，且不需要消耗很高的成本[3] 。STC系列单片机不仅在现在得到青睐，将来的应用中，其生命力也是非常强大的，这是由于这种类型的单片机在开发的时候不需要消耗大量的成本，且可用的资源非常多，受限的因素少，因此在社会上普及。

在本次设计中，主要应用的单片机型号是STC12C5A60S2，其具有非常强大的功能，其通信接口是串行，而且为全双工的，可以实时发送数据，不需要明确对方的状态。这种串行一共是两个，其中一个串行口所发挥的功能、采用的操作方法与可以对英特尔8051兼容的单片机指令系统与传统串行口相同。充电电路所选用的控制器是STC 12 CS A60S2，其能够很好地控制充电系统，可以将直流电源快速传输给其他的充电设备。太阳能经过转换之后成为电能，应用脉冲宽度调制技术控制直流-直流变换，将太阳能充分利用起来正常充电，充电显示电路所发挥的作用是对其输出的状态加以显示，单片机发挥采集功能可以获得模拟数字转换器数据，使用程序烧写方法传输给单片机，使得电路的输出以及电路控制都实现智能化[4] 。

三、设计软件的方法

在设计软件的时候可以使用键盘子程序，其可以发挥检测功能，无论其处于开放的状态，还是在关闭的状态，功能都可以照常发挥，而且对系统是否需要启动运行起到了决定性的作用。其可以读线，也可以读数据，与端口建立连接，将经过处理之后所获得的数据信息都在有关的高速缓存中存储。进行端口读取之后，需要面对一个问题，就是当键抖动的时候会有误差产生，对于这种现象需要消除，就会出现延迟的现象。

在进行充电的过程中，这项操作看起来很简单，事实上是非常复杂的，需要经过两个环节的操作：第一个环节是采用恒流充电的方式，也就是说，可以设置充电的电流，当充电的时候，电能的压力已经达到4.2V，此时就进入到恒压充电状态，压力不会产生明显变化，在这个时候，随着时间的持续，电流会有所降低，当降低到75 %至85%的时候，手机电量几乎已经充满了，之后持续充电，当电流已经达到“0”的时候，就完成了充电[5] 。

在进行充电的过程中，“充电”的指示灯会将充电的状态以及结果显示出来，当“充饱”指示灯发出亮光的时候，就意味着此时正处于充电的状态。如果“充电”指示灯已经熄灭了，就是完成了充电。经过按键设置，可以对充电的时间有效控制。

结束语：

通过上面的研究可以明确，本研究的太阳能便携式充电宝是用于手机充电的装置，其具有方便携带、随时可以充电的优势。该充电宝所利用的是太阳能，通过电池板将其转换为可以充电的电能，其中主要发挥作用的是单片机，应用脉冲宽度调制技术对直流-直流转换芯片进行控制，输出到电压值和电流值都发生了改变，输出电压以及输出电流也都发生了变化，对于电路的状态，通过显示器就可以明确所处的输出状态以及输出的大小，从而做到了电路智能化输出并合理控制。

参考文献：

[1] 林正昊， 朱峪君， 蔡婧瑶. 太阳能无线充电宝设计[J]. 科技创新与应用， 2021，000（6）：37-38.

[2] 霍彦明、谷自航、陈彪、王元瑞、李争. 基于OneNET云平台的充电宝剩余价值评估与回收导引系统[J]. 日用電器， 2020，000（11）：56-57.

[3] 段雨帆， 向长城， 朱紫茵，等. 野外便携式太阳能应急电源的设计及实现[J]. 电子制作， 2021，000（21）：47-48.

[4] 吉炫竹. 共享设计——基于办公空间发展演变史[J]. 大众文艺：学术版， 2021，000（7）：69-70.

[5] 董青城， 张迎. 充电无"线"制 麦多多MagSafe磁吸无线充电宝评测[J]. 计算机应用文摘， 2021，000（7）：69-70.

张玲 女（1983、9-）福建省邵武市人 闽北职业技术学院 本科 讲师

研究方向：数控技术7F531DAD-2767-45FC-A098-90B0C7C32DC9