環保微電能收集轉換器制造技術

本實用新型專利技術公開了一種環保微電能收集轉換器，包括廢舊電池或光伏太陽能板產生的殘余電能作為電源，并將電源接入DC/DC變換主回路電路，通過DC/DC主回路電路中檢測電路檢測電源電動勢和輸入電路電壓，將檢測結果輸入自帶A/D和D/A轉換的單片機控制開關K4、K5的開閉，構成BUCK降壓或BOOST升壓電路，并由單片機控制PWM波產生電路控制PWM波的占空比，完成最大功率條件下殘余電能的電路收集并完成對3.6V鋰電池的充電；還設計了顯示電路實時顯示檢測到的電源電動勢和輸入端口的電壓等信息，鍵盤輸入電路實現對顯示界面切換的功能。本實用新型專利技術電路功耗低，實現最大功率條件下的電能的收集、存儲與轉換，穩定性高，成本低，易于推廣使用。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及微電能收集和直流轉換技術，屬于能量采集轉換
，具體涉及ー種環保微電能收集轉換器。
技術介紹
隨著經濟的發展和人民生活水平的提高，越來越多的便攜式電子產品成為人們的日常生活中必需品，這些電子產品給人們生活提供方便的同時，也給人們造成了ー些困擾。目前市場上存在電子產品多采用各種不同電壓不同型號的一次性電池供電，全球每天廢棄掉的各種電池數以億計，而這些被廢棄的電池的能量 大多是沒有得到充分利用的，有些甚至沒有用到其總能量的一半就被廢棄掉，如I. 5 V的干電池一般在低于I. 4 V就不能再用了，造成能源的極大浪費以及電磁環境的污染。
技術實現思路
本技術提供ー種輸入電壓為從可利用收集廢舊電池中的殘余能量和光伏太陽能板在弱光照下產生的微弱電能采集的(T20V電壓，輸出穩定的3. 6V電壓，為便攜式電子產品的大容量可充電電池充電的環保微電能收集轉換器。本技術采用的技術方案是環保微電能收集轉換器，其特征在于包括有電源、DC/DC變換主回路電路、單片機，DC/DC變換主回路電路包括有檢測電路、BUCK降壓電路、BOOST升壓電路，電源接入DC/DC變換主回路電路的檢測電路，所述的檢測電路的信號輸出端接入單片機內部集成的A/D轉換器，單片機內部集成的的D/A轉換器與PWM波產生電路連接，PWM波產生電路分別通過一個開關與BUCK降壓電路、BOOST升壓電路連接，BUCK降壓電路、BOOST升壓電路的電壓輸出端共同連接有ー個充電電池，PWM波產生電路的輸入端還與充電電池連接，PWM波產生電路的輸出端與BOOST升壓電路連接之間還連接有升壓芯片電路，單片機還控制連接有顯示電路、鍵盤電路。所述的電源是廢舊電池或光伏太陽能板產生的殘余電能。所述的BUCK降壓電路和BOOST升壓電路兩部分電路共用同一電感，并通過控制開關一、開關ニ的開閉實現升降壓電路的轉換。所述的單片機采用內置A/D、D/A轉換器的低功耗單片機C8051F020。所述的PWM波產生電路采用低壓型器件CMOS定時器CC7555。所述的檢測電路采用低頻運行(單片機運行主頻32768Hz)、間歇工作的方式，當檢測到電動勢很低的時候，系統無法充電時，關閉控制電路，使其處于待機狀態以降低功耗。所述的充電電池為3. 6V鋰電池。所述的升壓芯片電路的升壓芯片是05S05S。本系統以DC/DC變換為主電路，具有升壓斬波(BOOST)電路和降壓(BUCK)電路。利用低功耗CMOS定時器7555自制PWM發生控制器。同時采用自帶D/A、A/D的低功耗單片機C8051R)20作為控制核心，采用電源最大功率定律實現了最大功率控制，使系統盡量多地吸收電源能量，在O至20V的電壓范圍內系統都可以正常穩定地工作。外加的顯示部分清晰地反映出系統的運行狀態。控制和顯示電路采用間歇式工作方式，大大降低了系統自身的損耗。本技術的原理是本技術采用自帶D/A、A/D的低功耗單片機C8051F020為控制核心，DC/DC變換主回路電路設計了共用一個電感的BUCK降壓電路、BOOST升壓電路的DC/DC變換電路，通過檢測電路檢測電源電動勢的大小，由單片機控制開關K4、K5的通斷，實現自動切換升降壓電路。單片機控制PWM波產生電路控制PWM波的占空比，完成最大功率條件下殘余電能的電路收集并完成對3. 6V鋰電池的充電；若電源電壓過低小于3. 6V時，系統通過升壓芯片電路將輸入電壓升壓后啟動BOOST升壓電路對鋰電池完成充電；若電源電壓過高大于3. 6V時，系統通過BUCK降壓電路將輸入電壓降壓后對鋰電池直接充電。系統設計顯示電路實時顯示檢測到的電源電動勢和輸入端口的電壓等信息，系統還設計了 鍵盤輸入電路實現對顯示界面切換的功能。本技術的有益效果在于I)輸入電壓可達(T20V，可使用交直流變換電壓對3. 6V鋰電充電，也可使用棄用的廢舊電池進行充電，實現節能環保。2)設計DC/DC變換電路代替現有技術中大多數所采用的集成芯片，通過單片機的控制實現升壓降壓電路的自動切換，完成輸入電壓(T20V較寬的要求。3)采用低壓型器件7555定時器的工作電壓范圍寬，自身損耗小，較容易做到以盡可能低的電源電壓對電池充電，7555定時器價格便宜且易購買，可降低系統成本。4)由于直流電源的變化極緩慢，檢測電路采用低頻運行(單片機運行主頻32768Hz)、間歇工作的方式，當檢測到電動勢很低的時候，系統無法充電時，關閉控制電路，使其處于待機狀態以降低功耗。5)當電源的電壓大于7. 2V時，由最大功率傳輸定理知，當直流電源的輸出端電壓(充電器輸入)Vi=Es/2時電源利用效率最高，也即充電電流最大。因此，本系統間斷地檢測Es和直流電源的輸出端電壓ViJf Vi和Es/2進行比較，比較的結果決定PWM輸出的占空比，提高或降低Vi使其與Es/2盡量相等，以盡可能地提高電源的利用效率。6)當電源的電壓大于3. 6V但小于7. 2V時，無法滿足最大功率定律，BOOST變換器開關管常通，降低開關損耗，提聞效率。附圖說明圖I為本技術的結構框圖。圖2為本技術的DC/DC變換主回路電路的主要電路圖。圖3為本技術PWM波產生電路的電路圖。具體實施方式以下結合附圖和具體實施方式對本技術做以詳細說明I)系統的啟動本系統啟動時會出現兩種情況a)若電池未完全放電，則將電池3. 6V的電壓通過圖3中05S05S升壓芯片電路6升至6 7V，提供給PWM波產生電路5，啟動圖2中的BOOST升壓電路4，在升壓狀態下，Es=0. 5V即可啟動系統運行。b)若電池完全放電，因電路處于升壓狀態，此時圖2中BUCK降壓電路3中開關K4閉合，則輸入的電壓通過開關K4、電感L和升壓ニ極管到達輸出端，進行升壓供電，電壓達到I. 4V時即可啟動圖3中05S05S升壓芯片電路6，使控制器進入正常工作狀態。2)系統正常工作狀態系統正常工作時，單片機I間歇性控制圖2中的檢測電路2主開關管Ql通斷，當Ql關斷吋，電源端電壓Vi就是電源內部電動勢Es，并通過VRl取樣；當Ql接通吋，即得到輸入端電壓Vi，并通過VR2取樣；以實現對電源電動勢與輸入電壓的檢測。單片機7將準確測量的電源電動勢Esl和電源端ロ電壓Vi經過A/D轉換，并比較 Es和Vi的大小，實現升降電路的自動切換，同時用比較的結果控制單片機7D/A輸出電壓的增減，將D/A輸出電壓接入圖3中PWM波產生電路5的Ptjl ロ，通過PWM控制器電路中7555定時器輸出端進而控制的Pu和PD，實現對PWM波占空比控制。正常工作時具體充電過程為a)將檢測電路2中檢測的電源I電壓Es與3. 6V比較；b)若Es小于3. 6V時，控制開關K4閉合BUCK降壓電路3，K5斷開BOOST升壓電路4，形成BOOST升壓電路4對電池10充電。利用單片機7采集的電源I電動勢Esl與電源端ロ電壓Vi比較，增大或減小D/A的輸出電壓Ptjl控制PWM波產生電路5中的7555定時器的5腳調整PWM波形的占空比，進而控制充電電流Ic的大小，實現系統在最大功率狀態下運行。c)若Es大于3. 6V時，控制開關K4斷開BUCK降壓電路3，K5閉合BOOST升壓電路4，形成ー個BUCK降壓電路對電池1本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種環保微電能收集轉換器，其特征在于：包括有電源、DC/DC變換主回路電路、單片機，DC/DC變換主回路電路包括有檢測電路、BUCK降壓電路、BOOST升壓電路，電源接入DC/DC變換主回路電路的檢測電路，所述的檢測電路的信號輸出端接入單片機內部集成的A/D轉換器，單片機內部集成的的D/A轉換器與PWM波產生電路連接，PWM波產生電路分別通過一個開關與BUCK降壓電路、BOOST升壓電路連接，BUCK降壓電路、BOOST升壓電路的電壓輸出端共同連接有一個充電電池，PWM波產生電路的輸入端還與充電電池連接，PWM波產生電路的輸出端與BOOST升壓電路連接之間還連接有升壓芯片電路，單片機還控制連接有顯示電路、鍵盤電路。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：李昕，李良光，
申請(專利權)人：安徽理工大學，
類型：實用新型
國別省市：