便携式野外充电器的设计

摘要：为了解决手机电源突发断电，满足手机随时随地进行充电的目的，设计了一种太阳能及手摇式多功能手机充电器。使用太阳能电池板，经电路进行直流电压变换后给手机电池充电。手摇发电机产生波动较大的电压后，利用电压变换电路将输入电压整流、滤波、稳压后，得到稳定的充电电压。对220 V工频交流电进行整流、滤波、稳压后得到充电电压。后经充电管理电路给电池充电，充电完成后自动停止。该设计具有适用于旅行中野外使用的特点。
关键词：太阳能；手摇发电机；工频交流电；便携式充电器

0 引言
人们外出时，经常碰到手机突然没电而身边又无电源的情况，给生活带来些许烦扰，为解决这一问题，本文设计了一种能够随时随地给手机充电的便捷式充电器，以满足野外作业和旅游的需要。
近年来，随着经济全球化的浪潮席卷全球，能源与环保等问题也日益成为国际间备受瞩目的话题，国际间的环保合作正蓬勃兴起。太阳能作为一种新型能源具有绿色清洁、无环境污染、取之不竭用之不尽又无地域限制的优势。手摇发电是一种不受环境约束的清洁环保且便捷的能源，一直受到人们的青睐。本文设计的充电器，集太阳能和手摇发电于一体，可根据需要和喜好选择充电方式，并且充电器采用模块式结构和USB接口，可对手机、MP3、摄像机等多种数码产品充电。

1 基本构成
充电器基本构成如图1所示。图中，电压变换电路的作用是防止手摇发电机产生的电压波动过大对后续电路的冲击；开关电路的作用是电源选择与反向抑制；由于锂电池一般不宜采用全过程恒流充电方式，往往采取开始恒流快速充电，待电池电压上升到设定值时，自动转入恒压充电的方式，该功能包括过流过压保护由充电管理电路实现；充电器设有USB接口，可对手机、MP3、摄像机等多种数码产品充电；此外，充电器还设有照明灯，当夜间光线较暗时，通过手摇电机提供电源给照明电路使用，可供应急之需。

2 各模块的设计
2．1 手摇发电机供电模块
由于手摇发电机的输出电压及功率波动较大，因此，首先利用全桥整流和电容滤波后得到直流12 V输出，再经过稳压器件进行稳压，输出稳定的5 V电压，并用USB接口作输出，更加方便地为各种设备充电，为了也能直接给电池充电，在输出端增加1个1N4007二极管，利用二极管压降原理，提供给电池充电。

图2为基于LM7812稳压器的电压变换电路。其中，C3，C4是耐压较高、电容量小的瓷片电容，主要是用来滤除芯片两端的高频电压；又由于经由LM7812输出的电流较大，所以串联一个5 Ω的分压限流电阻R2。LM7812输出的是约为12V的直流电压，既可以用外置直流电源代替手摇发电机为整个电路供电，又可以作用备用直流使用。