[实用新型]基于超级电容和太阳能电池的电源系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种便携电子产品的电源系统，尤其是适用于手机的电源系统。

背景技术

目前，手机的电源系统采用的是基于可充电电池组方式实现的，主要包括基于锂离子、锂聚合物、镍金属氢化物和镍镉等类可充电的化学电池。基于化学电池的手机电源系统主要存在这样一些问题和不足，其一是所有化学电池在生产和废旧电池处理过程当中均会对环境造成污染，化学电池里所含有的金、水银、铅、镉等重金属成分会污染土壤及地下水，严重危害人体健康，成为一大污染源，已被国家明确定性为危险废物；其二是化学电池的工作机理决定其瞬时电流输出能力受限，无法满足工作电流突变的需求，尤其是随着手机愈加丰富的特性和功能的不断增加，对于电源系统所需求能量密度和运行时间在不断增加；其三是使用寿命有限并受温度的限制，而且大电流的需求也会直接影响它们的使用寿命。

实用新型内容

为了克服现有手机电源系统在生产和废旧电池处理过程中存在环境污染、瞬时电流输出能力和使用寿命受限等方面所存在的问题和不足，本实用新型提出了基于超级电容和太阳能电池的电源系统。

本实用新型解决其面临的技术问题所采用的技术方案是：用超级电容器组替代现有手机电源系统中的化学电池作为储能元件，并与太阳能电池组进行优势互补，设计了一种能够以太阳能电池组和直流电源两种不同充电方式充电的手机电源系统。

本实用新型提供的基于超级电容和太阳能电池的电源系统，其中，所述电源系统包括：超级电容器组、太阳能电池组、超级电容器充电控制器、DC-DC变换器以及电源管理单元，其中，太阳能电池组与超级电容器充电控制器以及电源管理单元电连接，超级电容器组与超级电容器充电控制器、电源管理单元和DC-DC变换器电连接，电源管理单元与DC-DC变换器电连接。

本实用新型采用超级电容器作为储能元件不仅等效串联电阻(ESR)很小，可提供和吸收非常大的电流，而且采用非化学电荷的载流子机制，具有很长并可预测的使用寿命，随着时间的推移，其性能变化小。太阳能电池是一种能够把光能直接转换成电能的半导体器件。与化学电池相比具有许多优点，其最为突出的优势在于安全可靠，无噪音，无污染，能量随处可得，无需消耗燃料，无机械转动部件，维护简便，使用寿命长。但太阳能电池不具备储能功能，仅仅是一种能量转换器，将太阳光的能量转换为电能。把超级电容器组和太阳能电池组的优势进行有机组合，替代传统电源系统的化学电池，引入太阳能电池充电这样一种新的方式，实现了一种绿色电源系统，为手机的电源系统提出了一种全新的解决方案。

本实用新型的有益效果是避免了化学电池生产和废旧化学电池处理过程所产生的环境污染，具有绿色环保特征。引入了环保清洁能源太阳能电池，使得这一电源系统具有节能特征。储能元件超级电容采用非化学电荷的载流子机制，不仅能够瞬时输出电流大，而且具有很长可预测的使用寿命，而且随着时间的推移，其性能变化也更小。

附图说明

下面结合附图对本实用新型进行进一步的说明。

图1是本实用新型的电源系统的组成框图；

图2是超级电容器充电控制器的工作原理图，其中N1为稳压器，N2为精密电压基准，N3为超级电容器充电状态控制器，N4为10位快速AD转换器，N5为多路可编程电压基准，N6为模拟开关，N7为CMOS型电压比较器，N8和N9为CMOS型运算放大器；

图3是DC-DC变换器的工作原理图，其中N10为DC-DC转换状态控制器，N15为可编程电压基准，N11和N12为驱动器，D3为可编程单稳态施密特触发器，D4为RS触发器，N13和N14为CMOS型迟滞比较器，N16为精密电压比较器；

图4是本实用新型的电源系统的实施例的电路图，其中A1为太阳能电池组，N17为电压转换器，N18为模拟开关，A2为电源管理单元，A3是超级电容器组。

具体实施方式

随着便携电子产品尤其手机产品不断的缩小体积减轻重量，对于电源系统的性能要求更加苛刻。尤其是在保证这些便携电子产品愈加丰富的特性和功能的前提下，就要求电源系统能够提供越来越高的能量密度和越来越长的运行时间。