基於51單片機的電動車手機充電器設計
可靠傳輸
作者：林倩 胡耀武 胡麗冰 高康晨
摘要：在全球提倡環保和低碳節能的重要時期，騎自行車或電動車的人也越來越普遍。給出了一種利用電動車的太陽能電池板作為電源，以單片機為主控部件設計電動車車載手機充電器的設計方法。該充電器使用閉環控製，控製精度高，有自我調節能力，具有一定的實用性和市場前景。
關鍵詞：太陽能電池；車載充電器；閉環控製；PWM脈寬調製
中圖分類號：TM910.6 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2013）02-0044-02
0 引 言
眾所周知，現在車載充電器在汽車產業中是非常普遍。在全球提倡環保和低碳節能的重要時期，騎自行車或電動自行車的人也越來越普遍，然而，現在的電動自行車都沒有為手機充電的功能，因此，設計一種電動自行車車載手機充電器無疑是非常有必要的。本文就是利用電動車的太陽能電池板作為電源，設計了一種電動車車載手機充電器，以使騎電動車的人不再為手機充電發愁。
1 係統原理
在電動車的車籃上方位置處安裝一塊太陽能電池板套件，再將單片機控製電路與套件通過線路相連接，在太陽光充足的情況下，太陽能電池板可以工作，將吸收來的光輻射轉換電能，為單片機控製電路提供電流和電壓，再通過單片機控製電路為手機充電。太陽能電池板套件工作時，既可以為充電器單路提供電源，也可以為電動車的其他顯示器件如電動車的實時顯示盤提供電源。
2 係統硬件設計
係統的硬件電路主要包括太陽能電池板套件、電源變換電路、采樣電路、處理器、脈寬調製控製器和電池組等，整個係統形成了一個閉環係統。單片機是電路的主要控製部分，PWM電路是整個電路的核心。。
2.1 取樣電路
本設計采用51 係列的AT89C51單片機作為處理器，主要功能是通過采樣電路實時采集太陽能電池板的輸出電壓、電流以及電池的充電狀態，通過計算決定如何對電池板最大輸出功率進行尋找以及確定充電電池的充電狀態。同時，為了檢測係統的電流，采用了精度較高的電流電壓轉換芯片MAX472，可實現單片機的精確控製。電壓和電流采樣采用串行模/ 數轉換器TLC0834，並采用5 V基準電壓用地址邏輯多路器選通的4 或8 輸入通道單5 V 供電。
2.2 PWM控製電路
控製電路采用脈寬調製（PWM）方式來控製供電電流的大小。PWM控製主要由單片機輸出的PWM波通過控製電路實現，和主控製器采用中斷的方式進行通訊，實時控製其增大或減小脈寬。PWM信號通過光電隔離驅動主回路上的MOSFET。其中，開關管、二極管、LC 電路構成開關穩壓電源，以減小電源功耗，便於進行數字化控製。
3 電池充電原理
手機電池多為鋰離子電池，鋰電池的充電曲線。該曲線共分三個階段：預充狀態、恒流充電和恒壓充電階段。以800 mA·h 容量的電池為例，其終止充電電壓為4.2 V。首先用1/10 C（約80 mA）的電池進行恒流預充，當電池端電壓達到低壓門限後，以800 mA（充電率為1 C）恒流充電。開始時，電池電壓以較大的斜率升壓，當電池電壓接近4.2 V 時，改成4.2 V恒壓充電，電流漸降，電壓變化不大，到充電電流降為1/10 C（約80 mA）時，接近充滿，終止充電。