基于单片机的太阳能手机充电器的设计与制作

刘旭娟，同小博，马 驰，石 研

（西安航空学院 车辆工程学院，陕西 西安 710077）

在原来化石燃料使用广泛的情况下，严重破坏了大自然的自我修复能力，致使环境污染越来越严重，人们开始将目光转向清洁能源的利用，在太阳能的开发利用上，已经形成了初步规模。单机片作为电子装置中比较简便的控制系统，拥有着操作简单、体积小的优势，在利用单机片控制太阳能手机充电器的过程中，不会影响到充电器的体积和操作难度。

1 太阳能手机充电器的设计意义

以往的手机充电器在使用时所消耗的能源会给自然带来不小的负担，这种一次性能源不仅会产生污染，数量方面也是越用越少。在现在这种太阳能手机充电器发展使用中，因为消耗的能源来自于太阳热量和光线，在根本上消除了对环境的污染，同时也促进了这种清洁能源的发展前景，提高了自然能源利用水平，贯彻落实可持续发展原则。这种装置在节能便捷的基础上，有着极大的发展空间，合理利用这种技术，这会有效地推进我国的科学技术发展。

2 太阳能手机充电器优势

对于使用程度而言，老式的手机充电器需要有插座才能给手机进行充电，一些较为偏远的地方则无法提供充电途径，同时，一旦发生停电状况急需使用电话时，将会给人们带来不便。这种新式的太阳能充电器从能源利用上直接解决了这种问题，利用太阳能转化为电能，哪怕是在一些电力资源较缺乏的地区也可以进行手机充电，随时随地地保障电量充足，不会对自己的生活造成困扰。原来的手机充电器在对手机进行充电时需要把手机固定在一定范围内，遇到一些紧急情况将会导致充电时间不充分，对手机的使用寿命也会造成一定影响，采用太阳能充电手段将会有效地提升手机寿命。线充式充电器一般需要充电八到九小时，手机使用时间可保持在四到六小时左右，采用太阳能充电器能让手机具有长久电力。

3 基于单机片的太阳能手机充电器的设计制作

（1）单片机应用原理。在电路设计中使用单片机作为控制系统，手机充电过程中，单片机用转换器将电路中所消耗的能源和充电情况以数据的形式表示出来，并且将太阳能转化为电能的转换流程传送到模拟电路，让这些电路实行原来规划好的运转路线。利用这种单片机控制太阳能充电时，将根据充电过程中手机电池接口处的电压值起伏变化作为参考，一旦用单片机系统监测到手机电池电量充足时，将通过控制系统影响到运行电路。控制系统内部通常使用的电阻零件三极管，当单片机测到电量已满就会将电压数值传送到三极管中，导致三极管之间断连，太阳能也不再转化为电能，这样就停止对手机充电。与此相反，当电量不足需要充电时，三极管之间便会重新连接，重新开始对手机进行充电。想要了解手机是在充电还是停止充电状态中，可以根据红绿指示灯进行判断，显示红灯时为停止充电状态，绿灯则是充电状态。

（2）设计理念。根据手机充电器的标准要求，在充电过程中手机电路中的最大电流不能超过1A，最大电压不能高于5V，控制系统所使用的三极管应当采用NPN管，所使用的太阳能充电器功率大致为18W。首先要做到将太阳能转变为直流电，一般性的太阳能光板将所形成的能量转化为9V左右的电压，但因为手机电池的电压最大承受范围在5V以内，就需要将电压降低到5V以下，这样才能保证手机电池进行正常充电。在通过这种降低电压工作后，还要保证充电电压在一定范围内稳定有效地工作，这种情况下可通过模拟电子技术对手机电池加以保护，避免因电压浮动过大烧坏手机电池的现象发生。同时可以加强手机电池负载能力，保证电流的正常流动。

（3）制作中的考虑因素。想要制作这种太阳能充电器，首先要采集手机电池所需要的额定电压电流，在通过对电流和电压的实验过程进行幅度调整，使其更适用于手机的充电标准。在进行太阳能充电器的制作过程中要考虑到各种因素，首先要对太阳能充电器的最大工作功率进行测定，确保其工作功率范围，避免因功率过大而损坏充电器。其次因为光照强度直接影响着太阳能向电能的转换过程，所以要具备在光照强度不足的情况下照样可以充电，可利用太阳能蓄电装置进行储能，满足随时随地充电的要求。

4 结语

手机充电器是维持手机正常运转的主要装置，现阶段的多功能充电器已经不再适用于科技不断创新的新时代。通过对太阳能手机充电器设计意义和方法的学习，可以较为清楚地认识到新能源开发的重要性，合理有效地利用这种清洁能源，将会为人们的生活提供更多便利。合理地应用新科技对这些清洁能源进行开发将会有效地提升人们的生活质量，促进科技创新。

［1］姚磊，梁春美.基于单片机的多能源手机充电器设计［J］.科技创新与应用，2015，（13）：78.