[實用新型]環保微電能收集轉換器

有效

• 申請號: 201220101866.8
• 申請日: 2012-03-16
• 公開（公告）號: CN202651811U
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發明（設計）人: 李昕;李良光
• 申請（專利權）人: 安徽理工大學
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

技術領域

????本實用新型涉及微電能收集和直流轉換技術，屬于能量采集轉換技術領域，具體涉及一種環保微電能收集轉換器。

背景技術

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，也給人們造成了一些困擾。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1.5?V?的干電池一般在低于1.4?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。

實用新型內容

本實用新型提供一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0~20V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。

本實用新型采用的技術方案是：

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。

????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、開關二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C8051F020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0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。

本實用新型的原理是：本實用新型采用自帶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。

本實用新型的有益效果在于：

1）輸入電壓可達0~20V，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0~20V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。