小型双模补给电源的设计

唐铭

摘要：本文设计一款由光伏电源板、手动发电机、充放电及控制电路、电源转换等构成的双模补给小型充电电源。通过优化设计，以达到结构小巧、使用便捷、多用的效果。

关键词：双模；光伏供电；电源补给1引言

当代社会，小型电子产品和移动电子产品愈发丰富，人们对电子产品的依赖程度也越来越高。但普遍使用的锂离子、氢镍电池都没有突破容量瓶颈，导致电子产品续航时间不足。所以，在没有电源供给的特殊环境，携带一个可发电电源尤为必要。笔者设计出一款通过光伏和手动发电的电源以解决上述问题。

2设计方案

2.1 系统框图

系统的结构包括：太阳能光伏板、手动发电机、电源切换开关、充放电路、电源选择输出模块等。

利用手动发电机和太阳能光伏板进行发电，电能经过整流电路和稳压电路转换为稳压电源，可以进行蓄电池蓄能，亦可经USB接口输出标准DC 5V电源供小型电子产品使用。

2.2 电源提供端设计

电源提供端由光伏电池板和手动发电机组成两种方式组成。光伏电池板提供直流电稳压后后续使用。手动发电机产生交流电，通过KBP307（3A，1000V）整流后输出。在电路中需要加入转换开关，供电源输入的选择和为光伏电池板提供必要负载。

考虑为小型电子产品供电和可携带性，光伏电池板选用某品牌，JS5-12M光伏电池板。其工作电压：17.5V；工作电流：0.34A；最大功率：5W；开路电压：21.2V；短路电流：0.38A外形尺寸：250X175X18mm。手动发电机选用某品牌，交流发电机。其功率：10~30W；输出电流＜3A；手摇转速要求：60~90r/min;具备过热及过流保护功能。

2.3 电压变换电路

电压变换电路以LM2576-15为核心提供稳压电源管理。LM2576系列是美国国家半导体公司生产的3A电流输出降压开关型集成稳压电路，它内含52KHZ固定频率振荡器和1.23V基准稳压器，采用PWM控制，转换效率为75%-88%，并具有完善的保护电路，包括电流限制及热关断电路等，利用该器件只需极少的外围器件便可构成高效稳压电路。提供有3.3V、5V、12V及可调等多个电压档次产品。图2中虚线部分为LM2576-15组成的电压稳定电路。

2.4 整体电路设计

设计中考虑到产品的可携带性，蓄电池选用某品牌，SC5R5405Z-V，5.5V 4F-V无铅环保直插型超级电容。它利用活性炭多孔电极和电解质组成的双电层结构获得超大的容量。

电路中设计有切换开关，分别为手动发电机开关、电源输出开关，用于选择电源输入方式。通过以LM2576为核心的电压变换稳压电路，即可直接给标准USB接口设备充电，也可为超级电容充电。

本设计可扩充为12V的电源输出口，一是为部分DC12V电子产品供电，二是，通是电源逆变器转换为AC220V电源供电。

3实验测试

通过测试，使用输出为22-30V，300mA-1500mA。使用光伏板受500lm光线直射，输出12-17V，300mA，且电路正常工作。电压表测试电源输出端电压分别为5.3V，能满足电子产品充电需要。使用两种模式对超级电容充电充满的时间可以控制到3-10分钟，可为某品牌9500手机充电10分钟，大约充入200mA。这些电能也为功率为5W，LED灯提供1小时供電。

[参考文献]

[1]杨贵恒,郑勇,等.太阳能光伏发电系统及其应用[M].化学工业出版社，2011.

[2]汪令祥.光伏发电用DC/DC变换器的研究[J].合肥工业大学硕士论文，2006.

[3]王九增.应急电源装置EPS应用[J].大众用电，2009.