近年来，能源短缺问题日益突出。在人们担心能源枯竭的同时，能源的浪费也是惊人的。比如各种废弃电池，尤其是遥控玩具车用的电池，连一半的能量都没有利用就被丢弃，不仅浪费能源，还污染环境。因此，迫切需要开发一种收集各种废旧电池能量的装置。
本文设计了一种以DC电源转换器为核心的电能采集装置，可用于人们在旅途中随时给手机充电，也可用于矿工照明。充电器可以将DC电源的能量转移到3.6 V以上的可充电电池.根据输入电压的不同，系统采用MC34063和HT7750构建供电电路，为电池充电。89C51单片机控制AD0832检测电源的输出电压，从而判断是否给电池充电。检测时间可以根据用户设置并由数码管显示。为了提高单片机的工作效率，对单片机休眠和工作状态进行间歇检测。
1.系统设计框图
电能收集充电器的核心是DC电源转换器，从DC电源中吸收的电能被转移到充电电池中。电能收集充电器就是将输入的电能尽可能的传递给待充电的设备，尽可能的提高充电器的充电效率。该充电器对输入电压要求低，能最大程度吸收DC电源的能量，比普通充电器节能。系统框图如图1所示。
图1系统框图
根据电压Ui的大小，采用了两种DC功率变换器。当电压为1.1 V Ui 3.6 V时，采用HT7750组成的Boost电路实现。当电源电压大于3.6 V时，该电路由单片机控制集成芯片MC34063实现。MC34063的工作电压是3~40 V，所以电源的输入电压只需要在3 V以上就能工作。单片机可以自行休眠提高效率，也可以检测电压值来控制电池的充电，检测时间的长短由数码管显示，可以根据用户任意调整的要求。这种电路直观、稳定、可靠，在实际应用中，接一个负载就能稳定达到要求的电流值和电压值。同时电路简单易懂，数据调试容易，成功率高。
2.硬件电路设计
2.1升压电路设计
升压电路主要由高效率、低纹波的HT7750变换器组成。该系列具有超低启动电压和高输出电压精度。只需要三个外部元件，即电感、稳压器和电解电容，就可以提供5 V的固定输出电压，如图2所示。
图2升压电路
2.2电源电路设计
电源电路是由MC34063芯片组成的稳压电路，MC 34063芯片是一种PWM调节方式的开关稳压电源芯片，可以降压也可以升压。MC34063的工作电压范围为3 ~ 40 V，该电路将输入电压稳定到所需的电压值，该电压也可作为MCU和ADC0832的工作电压。电路结构如图3所示。
图3电源电路
2.3控制电路的设计
采用8051单片机，编程灵活，功能强大，价格低廉。与英特尔 8096系列16位单片机，8051价格优势明显。同时又能满足需求，成为首选。它可以自行休眠，降低功耗，提高效率。它由基准电源电路输出的稳定的5 V电压供电，主要起电压检测和控制的作用。89C51单片机控制AD0832检测电源的输出电压，从而判断是否给电池充电。检测时间可以根据用户设置并由数码管显示。这里使用的ADC是ADC0832芯片，它是一个串行ADC，有足够的速度和精度来满足这个电路。一个大电容器被间接连接到
该电路由单片机控制充电电路，从而对电池进行充电，并起到开关作用。电路中还增加了LED灯来显示充电器是否工作。如电路5所示。
图5充电电路
3.软件部分设计。
本系统软件用C语言编写，所有代码都在UV2下编译调试。软件设计主要是检测电源的输出电压，从而判断是否给电池充电。同时单片机通过自身休眠降低功耗，提高效率。主程序流程图如图6所示，睡眠时间控制流程图如图7所示。
图6主流程图
图7睡眠时间控制流程图
4测试方法和结果
(1)输入电压Ui为10~20 V时，电源内阻Rs为100，充电电池内阻Rc为0.1，理论计算如下：
集成电路(欧洲共同体)
即：
IC(20-3.6)(1000.1)=163.8毫安
实测Ic=164.6 mA163.8 mA，满足设计要求。测试数据如表1所示。
这种设计的工作效率由输出电压U*out和输出电流Iout的乘积与输入电压Uin和电流Iin的乘积的比较来确定。即：
=(Uout*Iout ) (Uin*Iin)
(2)当Ui从0逐渐上升时，可以启动充电功能的Ui为0.28V；当Ui为0时，系统最大反向充电电流仅为0.09 mA。
表1高压参数表
5.结论
本文设计并实现了一种基于单片机的DC能量采集充电器。该充电器即使在输入电压低至1 V的情况下，仍能向3.6 V以上的充电电池传递能量，同时制作了实验样机，并进行了测试。实验结果表明，该充电器工作电压范围宽、效率高、适应性强、可靠性好。在一定程度上解决了废电池能源的浪费和环境污染。
标签：电压电路电源