基于单片机的太阳能无线手机充电器的设计
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引 言
现代社会，科技高速发展，太阳能作为绿色环保能源被广泛应用，手机、耳机、键盘甚至共享单车也都进入无线时代， 而手机充电器却依然被电源、插座和数据线束缚着。太阳能作为绿色环保能源有着无可比拟的优势，简单便捷的无线充电方式也必将逐渐替代传统的有线充电，特别是在缺乏电能的地方，太阳能无线充电具有较高的使用价值，故研制一款便携式太阳能无线手机充电器非常有意义。
然而，市面上的一些太阳能无线充电器普遍存在以下问题 ：
（1）太阳光照强度的变化引起太阳能电压输出不稳定 ；
（2）无线传输的稳定性不强及距离限制问题 ；
（3）蓄电池充电保护不完善 ；
（4）不具备显示、报警功能。
针对上述问题，本文设计一款基于单片机的便携式太阳能无线智能手机充电器。
1 总体方案设计
太阳能无线手机充电器主要由太阳能电池板、降压稳压电路、无线电力传输电路、单片机电压采集监控电路、无线电力接收电路、手机充电电路、充电保护电路等组成，实现将太阳能转换成电能，通过无线供电方式为手机等设备供电。具体设计框图如图 1 所示。
2 硬件设计
2.1 太阳能充电及降压稳压电路设计
利用太阳能电池板可直接将光能转换为电能，为了解决太阳光照强度不稳定导致电压不稳定的问题，本文采用多块太阳能电池板进行串并联以提高电压，再利用稳压器降压后给蓄电池供电，从而确保输出相对稳定的电压。太阳能降压稳压电路设计如图 2 所示。利用 DC-DC 降压稳压芯片AOZ1016 实现降压功能，通过 R4 和 R9 电阻设定芯片的输出电压。当两者分别为 10 kΩ，1.58 kΩ 时，芯片输出标准的5 V 电压给蓄电池供电。
2.2无线电力发射接收电路设计
本文设计采用无线充电的方式，由发射电路将储存在蓄电池中的直流电转变为高频交流电，经电磁耦合由接收器接收，再经由滤波稳压电路处理。
无线发射电路、接收电路分别如图 3（a），（b）所示。
无线发射电路中，在 XKT-408A 的控制下，通过 T5336 输出一个可控的低电压。直流电压与 T5336 输出电压的电压差控制铜线圈和 C11 的 LC 振荡电路，发射出稳定的高频电磁波。
发射端传输过来的电压为高频震荡波，如果直接给手机充电，会对手机产生较恶劣的影响。因此，无线接收电路需要先将高频振荡波转换成直流电压输出，再将电压进行降压稳压处理。接收到无线端电量后，首先通过二极管进行整流， 获得直流电压，然后通过由 T3168 芯片构成的降压稳压电路输出 5 V 电压给手机充电。
2.3 单片机监控电路的设计
为了实现充电过程的智能控制及充电保护，利用单片机实现充电过程的智能控制，并结合电压检测电路和保护电路以充分保护蓄电池。监控报警电路如图 4 所示。
3 软件设计
为了实现对充电过程的智能监控及过充保护，需要进行相应的控制程序设计，其流程如图 5 所示。
4 调试与优化
通过软硬件联调，实现无线充电的基本功能，实物如图 6 所示。
5 结 语
本文设计了一款太阳能无线手机充电器，将多块太阳能电池板进行串并联以提高电压，再利用稳压器降压给蓄电池供电 ；利用无线发射电路将储存在蓄电池中的直流电转变为高频交流电，经电磁耦合由无线接收电路接收，再通过滤波稳压处理 ；利用单片机实现充电过程的智能控制及充电保护。
然而，本文设计的无线电力由于传输距离受到一定的限制，传输性能不是很稳定，后续将结合磁波送电方式的“太空太阳能发电技术”进行更深入的研究。
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