便攜式野外充電器的設計

摘要：為了解決手機電源突發(fā)斷電，滿足手機隨時隨地進行充電的目的，設計了一種太陽能及手搖式多功能手機充電器。使用太陽能電池板，經(jīng)電路進行直流電壓變換后給手機電池充電。手搖發(fā)電機產(chǎn)生波動較大的電壓后，利用電壓變換電路將輸入電壓整流、濾波、穩(wěn)壓后，得到穩(wěn)定的充電電壓。對220 V工頻交流電進行整流、濾波、穩(wěn)壓后得到充電電壓。后經(jīng)充電管理電路給電池充電，充電完成后自動停止。該設計具有適用于旅行中野外使用的特點。
關鍵詞：太陽能；手搖發(fā)電機；工頻交流電；便攜式充電器

0 引言
人們外出時，經(jīng)常碰到手機突然沒電而身邊又無電源的情況，給生活帶來些許煩擾，為解決這一問題，本文設計了一種能夠隨時隨地給手機充電的便捷式充電器，以滿足野外作業(yè)和旅游的需要。
近年來，隨著經(jīng)濟全球化的浪潮席卷全球，能源與環(huán)保等問題也日益成為國際間備受矚目的話題，國際間的環(huán)保合作正蓬勃興起。太陽能作為一種新型能源具有綠色清潔、無環(huán)境污染、取之不竭用之不盡又無地域限制的優(yōu)勢。手搖發(fā)電是一種不受環(huán)境約束的清潔環(huán)保且便捷的能源，一直受到人們的青睞。本文設計的充電器，集太陽能和手搖發(fā)電于一體，可根據(jù)需要和喜好選擇充電方式，并且充電器采用模塊式結構和USB接口，可對手機、MP3、攝像機等多種數(shù)碼產(chǎn)品充電。

1 基本構成
充電器基本構成如圖1所示。圖中，電壓變換電路的作用是防止手搖發(fā)電機產(chǎn)生的電壓波動過大對后續(xù)電路的沖擊；開關電路的作用是電源選擇與反向抑制；由于鋰電池一般不宜采用全過程恒流充電方式，往往采取開始恒流快速充電，待電池電壓上升到設定值時，自動轉入恒壓充電的方式，該功能包括過流過壓保護由充電管理電路實現(xiàn)；充電器設有USB接口，可對手機、MP3、攝像機等多種數(shù)碼產(chǎn)品充電；此外，充電器還設有照明燈，當夜間光線較暗時，通過手搖電機提供電源給照明電路使用，可供應急之需。

2 各模塊的設計
2．1 手搖發(fā)電機供電模塊
由于手搖發(fā)電機的輸出電壓及功率波動較大，因此，首先利用全橋整流和電容濾波后得到直流12 V輸出，再經(jīng)過穩(wěn)壓器件進行穩(wěn)壓，輸出穩(wěn)定的5 V電壓，并用USB接口作輸出，更加方便地為各種設備充電，為了也能直接給電池充電，在輸出端增加1個1N4007二極管，利用二極管壓降原理，提供給電池充電。

圖2為基于LM7812穩(wěn)壓器的電壓變換電路。其中，C3，C4是耐壓較高、電容量小的瓷片電容，主要是用來濾除芯片兩端的高頻電壓；又由于經(jīng)由LM7812輸出的電流較大，所以串聯(lián)一個5 Ω的分壓限流電阻R2。LM7812輸出的是約為12V的直流電壓，既可以用外置直流電源代替手搖發(fā)電機為整個電路供電，又可以作用備用直流使用。