太阳能手机锂离子电池充电器的研究

摘要：本文讨论了目前的手机锂电池充电器不适合于使用太阳能电池供电的原因，设
计了一个应用

BUCK 变换器拓扑的太阳能锂电池充电器，其充电控制方法充分考虑了

光照强度、环境温度等外界因素的影响。为提高充电速度，采用最大功率点跟踪策略
（

MPPT），MPPT 与充电过程控制由单片机来实现。

叙词：太阳能；最大功率点跟踪；锂离子电池；充电控制方法；

BUCK 变换器

0 引言

能源危机的出现和环境污染的日益恶化，使太阳能作为清洁干净的可再生能源得

到世界各国的高度重视。随着太阳能技术的发展，近年来超薄、超轻的光伏电池在便
携式电子设备中的应用也得到了很大发展。太阳能手机锂电池充电器摆脱了传统充电
电源的束缚，节能与环保，具有良好的发展前景。

[1]

由于光伏电池的输出功率受光照、温度等环境因素的影响，太阳能充电器既要与使

用交流市电的充电器一样对锂离子电池进行安全快速充电，又要解决以下问题

[1]：

①如何将环境温度、光照强度以及其他外界条件的变化融入充电控制方法；②充电控
制器的最佳拓扑结构是什么；③如何实现光伏电池输出功率的最大化。针对上述问题
本文对现在常用的三种手机锂电池充电器拓扑与控制方法进行了分析，指出它们在
使用太阳能电池供电时都存在一定的局限性。并设计了一个由

BUCK 变换器构成、使

用脉冲式充电控制方法、基于单片机控制的太阳能手机锂电池充电器，通过计算机仿
真，验证了这种充电器的有效性。

1 目前手机锂电池充电器的分析

目前商业手机锂离子电池充电器主要有三种类型：线性式充电器、脉冲式充电器和

开关式充电器

[2]。表 1 对这三种充电器的电路拓扑结构及充电控制方法进行比较。

从表

1 可以看出三类充电器各有优缺点，线性式充电器采用线性调整管进行充电

电流与电压的调节，调整管上功耗很大，需要采取有效措施来解决散热问题。开关式
充电器通过改变开关管的导通与关断占空比来实现恒流与恒压，开关管工作在开关
状态，损耗小，但是电路较复杂。脉冲式充电器兼有两者的优点，但是由于充电器本
身不调节电流，所以需要一个限流型的电源适配器与其配合使用。

表

1  三类充电器的结构与特点

Table 1 The features and structures of three types chargers