自制iPod/iPhone USB太阳能充电器
我一直想给自己的iPhone配一个便携式应急充电器，虽然市面上有不少能使用普通AA干电池的充电器产品，但我还想它不仅可用普通锂离子电池和反复充电，而且还能使用太阳能，对于像我这种热衷于户外运动的驴友而言，这才是完美。加上近又买了iPad，一个外挂电源/充电器的需求就更为突出了。于是，我决定自己动手做一个可以在户外使用的太阳能应急充电器为自己的iPhone/iPad所用。
自己做一个太阳能充电器有什么好处？我认为大的好处就是节能！想象一下，如果每个iPhone/iPod Touch/iPad都用太阳能充电而不是消耗市电，我们可以节省多少能源？大致估算一下平均电池容量，这大概相当于每年少向大气排放75965吨二氧化碳。当然，这还没有把其他可以使用这个充电器的iPod、手机、PDA和各种USB设备计算在内。一个小小的太阳能电池充电器看上去并不能改变什么，但成百上千的这类设备加总在一起，却可以节约大量的能源(图1～图3)！
图1 成品充电器的大小与iPod Touch相当，目前它正在为iPod Touch充电。
图2 正在使用太阳能作为能源进行充电
图3 正在通过USB给我的自制单片机音源控制器充电
言归正传，首先让我们先来看一下我准备自己DIY的这个太阳能充电器吧，它有一些相当不错的特性：
* 支持用太阳能充电
* 体积小，仅与iPod Touch相当
* 可承载大容量电池——3.7V 2000mAh
* 可用作车载充电器，可通过USB和圆头插座充电，接受输入电压范围3.7V～7V。
* 充电后取下太阳能电池就是一个不错的紧凑型USB电源
我做的这个充电器还有一个妙用：取下太阳能电池后用魔术贴把它固定在挎包或背包里，再接入一个可以卡在包上的更大的太阳能电池(别怀疑，淘宝上有大量可以挂在双肩包或驴行包上使用的太阳能充电电池，图4)，就可以以更快的速度充电。
图4 目前已可买到的成品太阳能充电背包
我自己也做了一下实际测试，用一个6V/250mAh容量的太阳能电池就可以产生足够在5.5个小时内充满iPhone，或4个小时内充满iPod Touch的电量。
这个充电器做起来很容易——准备好材料之后我只花了大概一个钟头。下面就请按照我所说的步骤，来给自己做一个吧！
Step 1：准备工具和材料
如图5，工具都在下方，从左到右依次为：万用表、多功能“瑞士军刀”(简易工具箱)、透明胶带和铁皮剪；
图5 这些就是用来制造你的加强版MintyBoost所需要的东西。
所需材料如图5顶部所示，从左到右依次为：一块3.7V/2000mAh的太阳能充电电池(平时接受太阳能电池充电，应急时提供能源为iPhone/iPad充电)
在网上购买的Minty Boost套件(这是用于破解苹果自定义的USB充电数据返回电压检测的电路板，许多网店或其官网均有销售)。
尼龙搭扣魔术贴、网购的单电池锂聚合物充电电路板、一个金属材料盒子(可用某些装口香糖或薄荷糖的铁盒代替，用于安装电路)。
两片剪成小方块的透明胶、一个JST连接头(二针电源插头)和一块3.7V/2000mAh的锂聚合物电池。
另外还需要焊接电路板的烙铁和焊锡丝(如图6所示，虽然我们只需焊接一个地方)。除去工具，所有需要购买的材料成本价格约130元人民币。
图6 电烙铁、焊锡丝和助焊剂。
注：如果读者不知道如何搜索购买MintyBoost电路板，可以参看下列网址：
在具体动手之前，必须先强调：
1.切割铁盒子时一定要非常小心，因为它的边缘确实很锋利，需要先打磨平滑。
2.制作虽然很简单，但仍然需要承担一定的风险。在组装和焊接时请务必遵照安全要求小心操作，错误的连接可能会毁掉你想要充电的电子设备。
3.锂离子或锂聚合物电池需要与所购的充电电路板配套，好购买成套的产品。
4.重要的，在动手之前请先完整地阅读一遍本文，并先准备好所有工具和材料。
Step 2：制作Minty Boost输出端电路
首先介绍一下这个项目的关键组件——Minty Boost套件。苹果公司对USB充电器的两条数据引脚(D+/D-)上做了小手脚，为排斥非官方充电器，苹果公司定义了除非这两条数据引脚侦测并回传到待充电的iPhone/iPod的电压值为2.8V/2V，或者是2V/2V，才会让iPhone/iPod产品顺利充电，前者主要适用于一些供电量大的电源，譬如电源插座，它们可以提供1A左右的快速充电电流；后者则供一些官方授权的第三方小型充电器使用，其电流大小约在500mA左右，一般电脑的USB端口也使用这种充电模式。
以上的一系列分析正是由Minty Boost计划的发起人和发明者Ladyada在经过一系列复杂的实验和测试后作出的。通过一番拆电阻和检测电阻值之后，她还确定了官方授权的第三方充电器中控制回传电压的相应电阻的阻值，并在换上合适的电阻测试之后，成功地用两节AA电池复制了第二种充电模式(2V/2V、500mA)的充电效果。
Ladyada发起了Minty Boost计划，将她所有的研究成果和Minty Boost便携充电器的制作方法、材料和电路结构图放到了她的个人网站上。为了给DIYer提供方便，她还通过Adafruit.com提供准备好的Minty Boost套装(全套约19.5美元，所有材料一应俱全)，你只需要将其组装起来即可。当然你也可以只购买电路板而自行购买其它组件，这样只须花费5美元。
考虑到大多数读者并非电子电路爱好者，我们的重点也不是讨论Minty Boost套件的原理和构成。因此笔者选择了购买Minty Boost套件，并按照说明制作，这样确实非常简单，即使生手也能独立完成。
首先，我们需要把JST两针连接头焊到Minty Boost PCB上去(图7)，这个小小的连接器将把Minty Boost电路连接到锂聚合物电池充电电路板上，请务必确认你接对了电极(图8)！
图7 焊接JST连接头注：这是唯一需要用到电烙铁的地方
图8
图8 连接电池和充电电路板注：一定要使用匹配的电池和充电电路板，笔者选择了Sparkfun的配套产品。
其次，通过连接电池组(确认电池组有电流)和充电器电路来测试Minty Boost。注意Minty Boost应连接充电器电路板上标有SYS的连接器，锂聚合物电池连接标有BAT的连接器(图9)。
图9
图9 连接好的充电器注：请注意锂聚合物电池和Minty Boost套件对应的JST连接头连接位标识。
Step 3：制作外壳
请大家注意Minty Boost PCB上USB接口的位置，接下来我们需要根据它来确定外壳上开口的位置和大小(图10)。
图10 先用Minty Boost对好接口位置，再用油性笔描出切割路径。
后用准备好的双面胶把电路板粘到盒子内侧底部，注意一定不能让电路板的底部接触盒子的金属内表面，以免因短路而烧毁。可事先用些泡沫纸或透明胶做绝缘处理(图11)。
图11 一定要用双面胶把PCB底部和盒子内表面彻底隔开
Step 4：组装电池和充电电路
现在用同样的方法在铁盒的另一端剪开一个口，放入充电电路板并用双面胶把充电电路板固定在内侧底部。把电池和Minty Boost PCB重新连接到充电电路板。确保两个电路板的下方都没有直接接触盒子底部(图12、图13)。
图12 粘贴充电电路，同样注意绝缘问题以免酿成悲剧。
图13 Minty Boost连接SYS标志插座，锂聚合物电池连接BAT标志插座。
Step 5：组装太阳能电池
连接太阳能电池有很多不同的方法。第一种是把连接器线头剪短，把管式两极圆插头直接插进充电电路上的圆口插座里(图14)。
图14 管式插头的连接线剪断后的效果，凸出的管式插头令这种方案不完美。
第二种方法是用另一个JST两针连接头代替原有连接器，并插到充电电路上标有5V的第三个连接插座里。制作时我手头正好没有多余的JST连接头，所以就在充电电路5V线路上有两个开放销的地方焊上了一个没用的两芯插头(图15、图16)。
图15 自己焊的两针插头
图16 注意整理好连接线
使用第二种方法肯定显得更干净利落，锡盒旁边没有一个伸出来的大管式插头，更加美观。
Step 6：完工
现在用一些2英寸宽的尼龙搭扣魔术贴把太阳能电池粘到盒子顶上。我在太阳能电池组外面还缠了一层透明胶带来帮助保护。然后电池组就在两个电路板上面安置好了——配合得近乎完美(图17)。
图17 用魔术贴粘接太阳能电池板
现在把你的增强版太阳能iPhone充电器放到太阳下充电吧！在充电器电路板上你应该能看到一个红色LED小灯亮起来。一旦充满电你就可以连上iPod/iPhone/USB，以驱动设备来使用了(图18、图19)！
图18 粘贴好的太阳能电池板
图19 粘贴号的太阳能电池板另一面
写在后：常见问题和说明
下面是一些经常有人问到的问题，一并列出来以供大家参考。
问：锂聚合物电池是否会充电过度？
答：不会，充电器会自动切换到涓流充电然后关闭。
问：是否会完全耗尽锂聚合物电池的电量并造成损坏？
答：不会，电池本身带有低电压切断保护，防止电量被完全耗尽。低压切断阈值大概是2.8V左右。
问：锂聚合物电池充电器的输入电压范围是低3.7V到高7V。如果我想为了更快的充电而使用输出电压更高的太阳能电池呢？
答：要使用输出电压大于7V的太阳能电池，你需要一个稳压器来降低电压到充电电路板可以接受的范围。另外的办法就是使用6V/250mA的太阳能板。它能够保持锂聚合物电池充电电路板的输入电流和输入电压范围。记住你还可以平行加上一个较小的太阳能电池来增加可用电流，两个串联的5V/100mA太阳能电池可以输出5V/200mA电流。
问：这对iPod和iPhone以外的USB设备同样适用吗？
答：当然了，除了适用于苹果公司几乎所有的iDevice，该充电器还支持HTC、Motorola、三星、NOKIA等出品的一些智能手机和电子书，甚至还能支持NDS Lite和PSP！
