【導讀】眼下，太陽能的作用越來越重要，關于太陽能的設計和應用也非常廣泛。從保護環境的角度出發，結合西藏居民華寧和生活習慣二設計了一款環?？煽康奶柲芏喙δ芤苿与娫聪洌鉀Q了當地居民用電困難的窘境。
1 方案設計
太陽能是天然可再生能源。它資源豐富，既可無限制的免費使用，又無需運輸，對環境無任何污染。目前 雪域高原是我國污染最輕、環境保護最好的地區，西藏作為我國乃至亞洲重要的生態安全屏障，生態環境的保障至關重要。本設計基于西藏地區豐富的太陽能資源和 藏區人們的生活現狀的的考慮，利用太陽能供電并結合人們日常生活所需而設計。既符合環保要求又方便攜帶，解決了西藏地區人民基本的日常用電需要，可作為綠 色環保產品推廣，具有一定的市場價值。
2 硬件電路設計
2.1 硬件框圖結構設計
本文整體設計硬件框圖結構如圖1所示，電源箱有太陽光和常規市電兩路能量來源。當蓄電池饋電時，在 陽光充足的情況下首先利用太陽能充電，其次通過220 V電源給蓄電池充電。兩種輸入方式相結合，方便而且環保。將兩種輸入能量通過濾波穩壓電路，然后給蓄電池進行充電。其中的過充過放保護電路主要是利用繼電 器電路模塊檢測蓄電池的電量；當過充的時候斷開充電主回路；當蓄電池電壓降到一定范圍的時候接通充電回路；當檢測到過放的時候斷開用電器電路，防止過充過 放，起到對蓄電池保護的作用，整個電路都是由蓄電池供電。該系統有多路輸出端口，既可供LED 照明和為手機、MP3、收音機等多種數碼產品充電還可輸出220 V交流電壓供小功率家用電器工作。
圖1：電路整體結構
2.2 市電供電模塊
本設計所有電路均基于Multisim仿真軟件的應用。圖2 為市電充電模塊電路，當電源接通后紅色指示燈LED1 點亮，否則熄滅。此電路通過變壓器和電橋電路將220 V 市電轉為28.4 V 直流電壓，再經過RC 振蕩電路進行濾波穩壓后送入LM7815三端穩壓模塊，輸出穩定的直流15 V 電壓，然后通過過沖保護電路給蓄電池充電。開關Key1為供電模式手動選擇開關，當開關J1連接時為選擇市電充電，則紅色LED1 亮。開關J2 連接時為選擇太陽能充電，則紅色LED2亮，如1、2所示。
圖2：市電供電模塊
2.3 太陽能供電模塊
在圖3所示的太陽能供電模塊電路中。當Key1接J2時，選擇太陽能系統供電，此時紅色LED2點亮。電路首先通過整流二極管1N5404整流，然后經RC濾波電路濾波，最后通過穩壓二極管1N47744 將電壓穩定為直流15 V,再通過過充保護電路為蓄電池充電。其中1N5404硅整流二極管，其最大反向峰值電壓為400 V,最大半波整流電流為3 A。穩壓二極管1N4744最大功耗為1 mW,穩定電壓為15 V,最大電流是57 mA。
圖3：太陽能供電模塊
2.4 過充過放電路
如圖所示為過充過放保護電路，本設計主要基于三端可調分流基準源TL431和繼電器的應用，實現對鉛蓄電池充放電保護。如圖4所示，為過充保護電路，供電模塊通過繼電器為蓄電池充電，當電路檢測到蓄電池電壓大于13 V 時，綠色LED4 亮，繼電器將開關向下吸合，斷開充電回路，實現過充保護。
圖4：過充保護電路圖
如圖5所示，為過放保護電路，蓄電池電壓大于12 V時LED6燈亮，繼電器向下吸合為負載提供能量，當蓄電池電壓低于10.5 V時繼電器向上斷開放電回路，實現過放保護。
圖5：過放保護電路圖
2.5 輸出端口
圖6所示為電源箱的輸出端口部分設計圖，其主要采用LM78XX 系列三端集成穩壓器來得到穩定電壓的輸出。當LM78XX 系列三端集成穩壓器輸出電流較大或工作時間較長，LM78XX 散熱較大，應加散熱器。
圖6：輸出端口設計圖
圖6（a）是輸出穩定9 V供收音機工作。圖6（b）為USB接口電路，實際電源箱將輸出多個不同類型的接口供數碼產品充電，例如圖6（b）手機USB充電部分，三端集成穩壓器 LM7805得到穩定直流5 V 輸出，由于手機充電需要的電壓為（5±0.5） V,此時剛好適合手機進行充電，當紅色LED3 亮起時說明此時可以為手機充電了。圖6（c）和（d）均接照明負載，當開關Key2和Key3接通時，通過調節滑動變阻器R2，R3可改變光照強弱，進而 達到使用者所需的光照強度，增加了設計的人性化。相關閱讀：
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