小型太陽能供電板的制作方法圖解

本刊前幾期介紹了太陽能電池板及相關(guān)的小制作，引發(fā)了包括筆者在內(nèi)的許多讀者的興趣。閑來無事，突發(fā)奇想，決定利用手頭上的兩塊太陽能電池板DIY一個(gè)微型太陽能供電系統(tǒng)，模擬現(xiàn)代化太陽能電源，同時(shí)也可以用它給一些小裝置供電玩玩。

太陽能電源的基本原理是：平時(shí)將收集到的光能轉(zhuǎn)化為電能儲(chǔ)存起來，在開啟負(fù)載時(shí)就釋放儲(chǔ)存起來的電能。典型的太陽能電源的例子就是太陽能路燈：在白天有陽光照射時(shí)便為蓄電池充電，夜晚就通過蓄電池向燈泡（現(xiàn)多為低功耗高亮LED）供電用以照明。許多城市主干道路燈已開始使用這種太陽能電源。一個(gè)實(shí)際的太陽能電源是比較復(fù)雜的，但不管有多么復(fù)雜，其原理是萬變不離其宗的。當(dāng)然，我們制作一個(gè)微型的太陽能電源沒有必要做得那么復(fù)雜。

太陽能供電板的原理及設(shè)計(jì)

在了解了實(shí)際的太陽能電源后，筆者就開始設(shè)計(jì)太陽能供電板了，我的整體思路是：通過太陽能電池板給1.2V可充電電池充電儲(chǔ)能，然后利用升壓電路將1.2V升壓至3V以上供負(fù)載使用。有人可能會(huì)說了：為什么不直接用幾節(jié)充電電池串聯(lián)來儲(chǔ)能和輸出呢，這樣不就可以省略升壓電路了？為什么中間要轉(zhuǎn)這么一道彎呢？因?yàn)槲覀兪且锰柲茈姵匕鍋斫o電池充電的，畢竟太陽能電池板產(chǎn)生較高電壓的機(jī)會(huì)不多，電池自身電壓過高后會(huì)導(dǎo)致充電無法進(jìn)行。對(duì)于我手頭的這一種太陽能電池板，在室內(nèi)靠窗光線比較好的地方輸出電壓便可達(dá)到1.2伏以上（連接在電路中時(shí)，非空載狀態(tài)下），這樣就開始給額定電壓為1.2V的電池充電了，但如果要使它輸出3V以上的電壓就恐怕要拿到太陽底下去了。用一節(jié)電池儲(chǔ)能的好處就是可以大大降低充電對(duì)光強(qiáng)的要求，延長給電池充電的時(shí)間。

太陽能供電板的電路如圖1所示。由D1、BT構(gòu)成系統(tǒng)的太陽能充電電路。平時(shí)，只要達(dá)到一定光強(qiáng)，太陽能電池板便通過二極管D1為充電電池BT充電，直至飽和。除了太陽能充電方式外，我還設(shè)計(jì)了備用的外部直流電源充電接口以防不時(shí)之需。外部充電電路由R1、DS1、D2、BT構(gòu)成，R1選用功率為1W的電阻，當(dāng)R1為10歐姆的時(shí)候，最佳外部充電電壓為3-4伏，DS1為外部充電指示燈，它是利用電阻R1上的壓降來點(diǎn)亮的。后面的升壓電路是運(yùn)用間歇振蕩器的快速關(guān)斷（截止）的特性而實(shí)現(xiàn)升壓的。S1為供電開關(guān)，當(dāng)S1閉合后升壓電路開始工作，太陽能供電板便可驅(qū)動(dòng)負(fù)載，J1為輸出接口，DS2是輸出指示燈。

元器件選擇

市售的太陽能電池板的價(jià)格普遍較高，但我們沒有必要去買很大的太陽能電池板，適中即可。經(jīng)實(shí)測，筆者在本制作中使用的太陽能電池板單個(gè)的開路電壓可達(dá)到4.2V，短路電流可達(dá)38mA。整個(gè)系統(tǒng)是在萬用電路板（俗稱“洞洞板”）上搭建的，所以需要準(zhǔn)備一塊萬用電路板。圖2是準(zhǔn)備好的兩塊太陽能電池板和洞洞板。電池選用一顆額定電壓為1.2V的普通5號(hào)鎳氫充電電池即可。升壓電路可以使用單電池高亮LED手電筒里面現(xiàn)成的升壓電路板。筆者就是拆的一支廢棄的單電池高亮LED手電筒里面的升壓電路板。如需自己做，電感T1用Φ0.4mm的漆包線在Φ8mm的小磁環(huán)上分別繞15圈和9圈，小磁環(huán)可以從廢棄節(jié)能燈中拆出，二極管IN5819若找不到可用IN4148代用，C1選用100uF的鉭電容，如果沒有也可用等值電解電容代替，只是效率稍低一些。

制作過程

首先剪一小段金屬絲焊接在太陽能電池板的兩個(gè)電極上作為引腳（圖3），以便于連接和固定在電路板上。兩塊太陽能電池板是正極對(duì)正極，負(fù)極對(duì)負(fù)極（上面有標(biāo)識(shí)）并聯(lián)起來使用的，這樣可以有效地增強(qiáng)太陽能電池板提供電流的能力。安裝好太陽能電池板后如圖4所示。