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系統識別號 U0002-2812201610130200
中文論文名稱 綠能行動電源之研製
英文論文名稱 Design and Implementation of A Green Energy Power Bank
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 電機工程學系碩士在職專班
系所名稱(英) Department of Electrical Engineering
學年度 105
學期 1
出版年 106
研究生中文姓名 陳冠宇
研究生英文姓名 Guan-Yu Chen
學號 703440155
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2016-12-19
論文頁數 68頁
口試委員 指導教授-楊維斌
委員-羅有龍
委員-饒建奇
中文關鍵字 綠能  行動電源 
英文關鍵字 green energy  power bank 
學科別分類 學科別應用科學電機及電子
中文摘要 隨著人們使用行動裝置時間持續增長,行動電源也漸漸成了身邊的必要配件之一;然而,手機使用時間不斷攀升的同時,就算具備行動電源也難防在緊急時後遭遇電量不足之情形。本論文提出利用太陽能板結合行動電源,無時無刻儲蓄電量,不僅能增加行動電源之功能性、生活便利性外,更對未來行動裝置發展帶來改變。此外,為了避免太陽光照度不足導致無法充電的情況,同時提出以手持式發電機作為電力來源的替代方案。本論文所研製之綠能行動電源主要可分為:升壓轉換器、返馳式轉換器以及充電控制系統三個部分。結果顯示,綠能發電能夠藉由升壓轉換器來增加其驅動充電控制系統充電之工作範圍,由原先的4.5 V~5V增加至3V~5V;電池經由返馳式轉換器後能夠利用市電充電;充電控制系統之效率皆達90%以上。最後,由整體架構的實測證實綠能充電的可行性;其單組發電時轉換效率最高能夠達到79.51%;若為兩組同時輸入時則其最高轉換效率提升至80.19%。
英文摘要 When people spend more time using their smart phone, the power banks have gradually became one of the standard accessories today. However, because the mobile usage time continually increases, the power bank cannot avoid the low battery condition even on the emergency situation.
This thesis proposes a power bank, which can charge the battery from the solar power thus the power bank can charge the battery anytime. It not only increases the function of the power bank, but also makes the life easier than before. Furthermore, it makes some breakthrough for future mobile devices.
Moreover, to prevent the power bank cannot charge under the dim environment, this thesis also proposes handheld generator to charge the power bank.
The power bank proposed from this thesis consists of three parts, which are the boost converter, Flyback converter and the charge control system.
The result shows that the green generator can increase the operation range from 4.5V-5V to 3V-5V by using the voltage converter. The battery can fully charge through the Flyback converter from the standard AC charge source. The efficiency of the charge control system is over ninety percent.
Finally, the experimental result shows the feasibility of the green charge. The efficiency of the converter can achieve 79.51 percent under the single input condition. The efficiency of the converter can improve to 80.19 percent under the double input condition.
論文目次 目錄
致謝 I
中文摘要 II
英文摘要 III
目錄 V
圖目錄 VIII
表目錄 XI
第一章 緒論 1
1.1 研究動機與背景 1
1.2論文架構 4
第二章 升壓轉換器 6
2.1 升壓轉換器之概述 6
2.2 升壓轉換器之工作原理 7
2.3 升壓控制晶片RP400K001A 9
2.3.1 RP400K001A晶片功能與特色簡介 9
2.3.2 RP400K001A晶片規格 11
第三章 返馳式轉換器 13
3.1 返馳式轉換器之概述 13
3.2 返馳式轉換器之工作原理 13
3.2.1 連續導通模式 14
3.2.2 不連續導通模式 18
第四章 充電控制系統 21
4.1 充電控制系統之演進 21
4.2 充電控制晶片VAS5289 23
4.2.1 VAS5289晶片之功能與特色簡介 23
4.2.2 VAS5289晶片規格 23
第五章 實驗結果與討論 25
5.1實驗方法 25
5.1.1升壓轉換器電路設計 25
5.1.2返馳式轉換器之設計 26
5.1.3 充電控制系統之設計 35
5.2實驗儀器介紹 39
5.3 實驗結果 43
5.3.1升壓轉換器實測 43
5.3.2返馳式轉換器實測 46
5.3.3充電控制系統實測 49
5.3.4整體架構實測 56
第六章 結論與未來展望 63
6.1 結論 63
6.2 未來展望 64
參考文獻 66


圖目錄
圖1. 1智慧型手機普及率發展及預測 1
圖1. 2 行動電源架構 2
圖1. 3鋰電池 3
圖2. 1 升壓轉換器架構 6
圖2. 2 升壓轉換器(Q1導通,D截止) 7
圖2. 3 升壓轉換器(Q1開路,D導通) 8
圖2. 4 RP400K001A效率圖 9
圖2. 5 RP400K001A之功能結構圖 10
圖2. 6 RP400K001A升壓晶片6 pin接腳示意圖 11
圖3. 1 返馳式轉換器之架構圖 14
圖3. 2 連續導通模式之波形圖 15
圖3. 3 期間之等效電路 16
圖3. 4 期間之等效電路 18
圖3. 5 開關 、二極體 均截止之等效電路圖 18
圖3. 6 不連續導通模式之波形圖 19
圖4. 1 充電控制系統之演進 22
圖4. 2 VAS5289接腳示意圖 24
圖4. 3 VAS5289尺寸示意圖 24
圖5. 1 升壓轉換器架構圖 26
圖5. 2 返馳式轉換器之設計步驟 27
圖5. 3 輸入濾波電容電壓波形圖 28
圖5. 4 返馳式轉換器完整電路圖 35
圖5. 5 充電狀態下電流與電壓關係圖 37
圖5. 6 VAS5289整體之架構圖 38
圖5. 7 Programmable Power Supply 40
圖5. 8 Programmable AC Source 40
圖5. 9 Smart Electronic & Load Electric meter 41
圖5. 10 Digital Phosphor Oscilloscope 41
圖5. 11 Mobile Communications DC Source 42
圖5. 12 Mobile Corder 42
圖5. 13 升壓轉換器實體圖 43
圖5. 14 升壓轉換器在不同狀態下之升壓狀態 44
圖5. 15 升壓轉換器之轉換效率圖 45
圖5. 16 交叉比對圖 46
圖5. 17 返馳式變壓器實體圖 46
圖5. 18 一次側電晶體之工作電壓波型圖 47
圖5. 19 一次側電晶體之工作電壓波型圖 48
圖5. 20 充電控制系統實體圖 50
圖5. 21 實際充電狀態之電壓與電流關係圖 51
圖5. 22 市售行動電源ASUS Zen Power 54
圖5. 23 整體架構圖 57
圖5. 24 太陽能板與手持式發電機之實體圖 58
圖5. 25 太陽能充電之電流變化圖 59
圖5. 26 手持式發電機充電之電流變化圖 60
圖5. 27 採用電源供應器作為輸入源之架構圖 60


表目錄
表2. 1 RP400K001A晶片規格 11
表2. 2 RP400K001A腳位功能 12
表5. 1 iw-1676腳位說明 30
表5. 2 變壓器鐵心規格 32
表5. 3 BVST、ISET、IOST三腳位功能 36
表5. 4 返馳式轉換器之輸出狀況 49
表5. 5 充電控制系統之充電效率 52
表5. 6 充電控制系統之放電效率 53
表5. 7 市售行動電源之充電效率 55
表5. 8 市售行動電源之放電效率 56
表5. 9 太陽能板規格 57
表5. 10 手持式發電機規格 57
表5. 11 整體轉換效率 61
表5. 12 兩組輸入時之整體轉換效率 61
表5. 13 綠能行動電源之製作成本 62


參考文獻 參考文獻
[1] 沈盈吟、顏瑄、林素珠、鄭仁富,“智慧型行動裝置普及率近7成市場即將飽和!資策會FIND:行動族群半年增加逾100萬人、全臺滑世代破1432萬,”資策會FIND,12月,2014。(http://www.find.org.tw/market_info.aspx?n_ID=8303)
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[6] “鋰離子電池,”維基百科,10月,2016。 (https://zh.wikipedia.org/wiki/%E9%94%82%E7%A6%BB%E5%AD%90%E7%94%B5%E6%B1%A0)
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[19] 林煒翔,“返馳式轉換器在低功率LED照明應用,”國立雲林科技大學電機工程學系碩士論文,6月,2013。
[20] “VAS5289產品規格書”,ChipLead Technology。
[21] “電源輸出功率與變壓器磁芯對照表”。(http://wenku.baidu.com/view/f3eab1224b35eefdc8d33347.html)
[22] “EI單相電壓器鐵芯規格”。(http://wenku.baidu.com/view/9e84a8fa910ef12d2af9e70e.html)
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