Nghiên cứu thiết kế mạch sạc pin sử dụng năng lượng mặt trời cho điện thoại di động

Bài viết Nghiên cứu thiết kế mạch sạc pin sử dụng năng lượng mặt trời cho điện thoại di động đề cập đến thiết kế bộ chuyển đổi năng lượng mặt trời thành năng lượng điện, có thể sử dụng cho các thiết bị di động nạp điện trực tiếp từ năng lượng mặt trời hoặc thông qua nguồn điện lưới mà công suất và độ ổn định của nó vẫn được đảm bảo rất cao.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu thiết kế mạch sạc pin sử dụng năng lượng mặt trời cho điện thoại di động ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 3(88).2015 79 NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ MẠCH SẠC PIN SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI CHO ĐIỆN THOẠI DI ĐỘNG STUDYING AND DESIGNING BATTERY CHARGER CIRCUIT USING SOLAR ENERGY FOR MOBILE PHONE Vũ Vân Thanh Trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng; vuvanthanh85@gmail.com Tóm tắt - Năng lượng tái tạo, trong đó năng lượng mặt trời luôn Abstract - Renewable energy, including Solar Energy, has gained được cả thế giới quan tâm nghiên cứu và sử dụng. Với ưu điểm worldwide attention in both research and use. Solar energy is:, sẵn có, dồi dào, thân thiện với môi trường, nó đang là giải pháp availabie, abundant, and environment-friendly; so it is an thay thế cho các nguồn năng lượng khác đang ngày cạn kiệt trên alternative to fossil fuels which are running out [1, 2]. In recent Trái Đất [1, 2]. Trong những năm gần đây, các thiết bị di động được years, smart mobile devices have been widely used in all human sử dụng rộng rãi và không thể thiếu trong các hoạt động hằng ngày activities. However, their Battery capacity is the biggest concern of của con người. Tuy nhiên, vấn đề năng lượng luôn là mối quan any mobile company. Then, can we find a way to recharge smart tâm hàng đầu của bất kỳ nhà sản xuất thiết bị di động nào. Vậy giải mobile devices without using chargers or electric sockets? This pháp nào để hỗ trợ người dùng tốt hơn trong việc loại bỏ nhược report is about a charger that can transform solar Energy into điểm luôn phải kèm theo bộ nạp và tìm kiếm chỗ cắm điện? Bài electric energy. This charger can take Solar Power directly or use báo đề cập đến thiết kế bộ chuyển đổi năng lượng mặt trời thành Grid Electricity Power to charge the device with high capacity and năng lượng điện, có thể sử dụng cho các thiết bị di động nạp điện stability. trực tiếp từ năng lượng mặt trời hoặc thông qua nguồn điện lưới mà công suất và độ ổn định của nó vẫn được đảm bảo rất cao. Từ khóa - năng lượng mặt trời; bộ chuyển đổi DC-DC; nạp pin Key words - Solar Power; DC-DC converter; charging batteries Li-Ion; ổn áp Buck; ổn áp Boost. Li-Ion; Buck; Boost. 1. Đặt vấn đề hiệu suất cao, đảm bảo yêu cầu thực tiễn của sản phẩm. Hệ thống sạc điện cho thiết bị di động từ nguồn năng 2. Bộ hạ áp (Buck) sạc điện cho Pin Li-Ion lượng mặt trời đang ngày được ứng dụng rộng rãi. Hệ thống sử dụng tấm năng lượng mặt trời có cấu tạo nhiều cell kết nối lại với nhau. Mỗi cell pin năng lượng mặt trời có kích thước thương mại chuẩn gồm những loại 3x6 inch, 5x5 inch, 6x6 inch, điện áp từ 0,51V đến 0,66V, còn dòng điện thì tùy thuộc vào chất lượng cell và hiệu suất của cell. Hiện nay, hầu hết các bộ sạc pin thường dùng là bộ chuyển đổi DC-DC [3] để tạo ra các mức điện áp cung cấp cần thiết. Việc thiết kế bộ sạc cho mỗi cell Pin Li-Ion với điện áp khi nạp đầy là 4,2V cần bộ chuyển đổi DC-DC có áp ổn định ngõ Hình 1. Sơ đồ nguyên lý mạch ổn áp kiểu Buck ra là 4,2V. Thông thường, để tăng dung lượng, các cell Pin được mắc song song lại với nhau. Ví dụ mắc 3 cell 1200 mAh Hình 1 cho thấy các thành phần cơ bản của mạch gồm: sẽ được bộ lưu trữ lên đến 3600 mAh, tuy nhiên tùy công suất nguồn vào là nguồn được tạo ra từ tấm năng lượng mặt trời, của bộ sạc pin Li-Ion mà ta sẽ mắc số cell cần thiết. khóa chuyển mạch (có thể dùng Transistor hoặc MosFet), cuộn lọc, diode, tụ lọc. Điện áp đầu vào được đóng cắt để Tuy nhiên, điện áp 4.2V từ bộ sạc pin Li-ion không thể tạo thành 1 chuỗi xung có độ rộng điều chế được. Điện áp nạp cho thiết bị di động được, việc thiết kế thêm một bộ sạc này được lọc qua mạch lọc LC. Ở đầu ra, điện áp một chiều cho thiết bị di động là bắt buộc. Về cấu tạo, bộ sạc mở rộng thấp hơn so với điện áp vào và Diode D có tác dụng thoát này là bộ nâng áp ngõ ra bộ sạc pin Li-ion từ (3,7V đến 4,2V) dòng điện cho điện cảm khi khóa K ngắt. Do trong mạch lên 5V hoặc 12V. Như vậy, bộ sạc điện cho thiết bị di động không sử dụng linh kiện tiêu tán công suất (R) công suất từ năng lượng mặt trời sẽ cần 2 bộ chuyển đổi DC-DC là một nguồn không bị mất mát trong mạch điều chỉnh điện áp nên bộ hạ áp (Buck) và một bộ nâng áp (Boost) [4-7]. Trong bài hiệu suất của bộ biến đổi Buck lý tưởng đạt tới 100%. báo này, nội dung nghiên cứu sẽ tập trung vào thiết kế hai bộ chuyển đổi DC-DC kết hợp với bộ lưu trữ điện dùng Pin Li- Khi khóa K đóng, điện áp được chuyển tới cuộn cảm. Ion để có bộ nạp điện cho thiết bị di động ổn định, có hiệu Do sự khác nhau giữa điện áp đầu vào và đầu ra, dòng qua suất cao trong việc ứng dụng năng lượng mặt trời. cuộn cảm tăng lên, gây hiện tượng phóng điện trong cuộn cảm. Trong thời gian khóa K mở, không chỉ có dòng từ Phần tiếp theo sẽ trình bày các ng ...