現(xiàn)如今大量電子設(shè)備得到應(yīng)用，極大地方便了人們的工作、生活和通信。這些設(shè)備大都使用電池作為電源，持續(xù)時(shí)間為幾天甚至短至一天，需要及時(shí)充電。長(zhǎng)期在野外作業(yè)時(shí)，對(duì)電力有急切的需求。便攜式微型發(fā)電裝置，占用空間小，便于攜帶，使用方法簡(jiǎn)單，能廉價(jià)地滿足電子設(shè)備用電及電池充電的需求，可以多電壓輸出，方便快捷地為各類(lèi)電子設(shè)備提供電源。

近年來(lái)，便攜式發(fā)電機(jī)的發(fā)展很快，但多數(shù)是以柴油發(fā)電機(jī)為原型發(fā)展的，且柴油發(fā)電機(jī)使用時(shí)需攜帶柴油等燃料，一旦燃料用盡將無(wú)法使用，局限性很大，攜帶時(shí)仍舊麻煩、笨重。

本文針對(duì)戶外作業(yè)等場(chǎng)合需要應(yīng)急電源問(wèn)題，提出一種手搖應(yīng)急發(fā)電裝置。使用一種微型發(fā)電機(jī)，配以升壓模塊電路和穩(wěn)壓模塊電路，給鋰電池充電或給用電電器供電，并通過(guò)配置一個(gè)逆變器提供交流220V電壓輸出。

1、總體設(shè)計(jì)方案

該應(yīng)急發(fā)電裝置的總體方案如圖1所示，包括微型手搖直流發(fā)電機(jī)、升壓電路、降壓穩(wěn)壓電路、充電控制電路、鋰電池組和逆變器等部分。微型手搖直流發(fā)電機(jī)輸出的電壓不穩(wěn)定，不能直接給負(fù)載使用，配置升壓電路和降壓穩(wěn)壓電路，可以向負(fù)載輸電。當(dāng)發(fā)電功率大于負(fù)載功率時(shí)，還可對(duì)鋰電池組充電。當(dāng)發(fā)電功率不足時(shí)，鋰電池組和手搖直流發(fā)電機(jī)共同向負(fù)載供電。充電控制電路負(fù)責(zé)鋰電池組的充電管理。逆變器的功能是將鋰電池組的直流12V電壓逆變?yōu)榻涣?20V電壓，適配其它類(lèi)型小功率電子設(shè)備。

2、硬件電路設(shè)計(jì)2．1、手搖直流發(fā)電機(jī)的選擇

考慮到多數(shù)便攜式用電器的電池充電功率不超5W，手搖直流發(fā)電機(jī)選用的型號(hào)為T(mén)SUKASA公司的TG－B5E－CH。該型號(hào)發(fā)電機(jī)具有體積小、噪音小、壽命長(zhǎng)、抗干擾強(qiáng)、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，其主要技術(shù)參數(shù)為：電壓6～24V；電流100MA；轉(zhuǎn)速24～9BR／MIN；額定扭矩0．63BNM；過(guò)載扭矩0．9B1NM；額定功率BW；減速比1∶77；質(zhì)量500G；正反回轉(zhuǎn)。

2．2、升壓電路設(shè)計(jì)

為簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，選用XL6009DC－DC升壓模塊配以少量的電子元件實(shí)現(xiàn)，相應(yīng)的升壓電路如圖2。

XL6009是一個(gè)寬范圍輸入、電流模式、直流轉(zhuǎn)換器，能夠產(chǎn)生或正或負(fù)的輸出電壓；可以配置為升壓、反激式、SEpIC或反相轉(zhuǎn)換器。采用單列5腳封裝，引腳描述見(jiàn)表1。輸入電壓為5～32V，可以用單個(gè)反饋引腳的正或負(fù)輸出電壓編程；工作電流為4A；頻率為320～4B2KHｚ，固定的400KHｚ開(kāi)關(guān)頻率，內(nèi)置頻率補(bǔ)償，工作溫度為－40～125℃。電流模式控制提供出色的瞬態(tài)響應(yīng)，SW引腳內(nèi)置過(guò)電壓保護(hù)，有著出色的線路和負(fù)載調(diào)節(jié)和關(guān)斷能力；內(nèi)置N溝道MOSFET和固定頻率振蕩器；內(nèi)置過(guò)流、過(guò)沖、過(guò)溫的高可靠性功能模塊，內(nèi)置MOSFET效率高達(dá)94％；內(nèi)置頻率補(bǔ)償；內(nèi)置軟啟動(dòng)、熱關(guān)斷及電流限制功能。該模塊集成度高、效率高、成本低。

將其配置成升壓穩(wěn)壓模塊，輸入電壓接在芯片1腳和4腳，并在兩端并連一個(gè)電解電容消除噪聲。

升壓模塊特點(diǎn)：①采用常規(guī)拓?fù)洌翺OST全集成恒壓輸出方案，外圍器件少，系統(tǒng)成本低；②內(nèi)置電位器可調(diào)輸入輸出關(guān)系，高于設(shè)定輸出電壓時(shí)，輸出等于輸入。

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