2 電路工作原理

　　將石英鐘懸掛在室內光線明亮的地方。電路原理圖，見圖5。

　　白天室內光線漫射在太陽能電池板上，產生電流，經電荷泵LM2788-2．0變換后輸出2．0V的電壓；再經肖特基二極管1N5819隔離后一方面向石英鐘供電，另一方面向超級電容充電（電容兩端電壓上限為Uh=Uout-Ud1=2．0-0.3=1．7V）。晚上太陽能電池板不產生電流，超級電容存儲的電能給石英鐘供電。肖特基二極管D1的作用就是防止超級電容存儲的電能在太陽能電池板（夜間或陰天）不發電時，反向流入電荷泵及太陽能電池板。

　　按石英鐘國標規定：石英鐘工作電壓范圍一般在1．25～1．70V；實測石英鐘跳秒（間歇）式石英鐘平均功耗電流在125μA左右。超級電容電壓從1．7V降到1．25V時能釋放出來的電量△Q=CUh-CUL=C（Uh-UL）=120×（1．7-1．215）=54C；這些電量若按平均電流I=150μA來輸出，則需要時間t=△Q／I=54／（150×10-6）=3．6×105s=100h才能耗完。通過計算，從時間上確保了為石英鐘夜間工作備用的電能。改造后的石英鐘見圖6。

　　電路原理圖中所用的元件規格或型號，見表1。

　　3 電路凸顯綠色主題

　　石英鐘用綠色能源的設計，緊緊抓住了綠色、環保、節能這個主題，有效解決了普通電池對人體、土壤、水源等危害。其特點如下：

　　（1）能源的獲取是綠色的

　　眾所周知：太陽光可以說是出之不盡，用之不竭的。將太陽光直接轉化為電能，來取代電池作為石英鐘能源，有利于減緩全球氣候變暖和環境惡化的速度，體現了低碳生活從身邊小事做起，口頭倡導不如踐行半步。

　　（2）能源的儲存是環保的

　　堿性電池使用壽命最短，充電電池（鋰離子、鎳氫）的使用壽命較短（反復循環數幾百次）。超級電容器具有容量大、使用壽命長（反復循環數近百萬次）、免維護、經濟環保等優點。

　　（3）能源的使用是高效的

　　充電電池（鋰離子、鎳氫）的能量儲存是通過電能→化學能→電能的過程，轉換效率低。本電路選用的超級電容器是一種新型儲能裝置，不經過化學能轉換，當然使用效率高，體現了節能；另外，把直流電源電壓通過分壓獲取所需的工作電壓這種傳統降壓方式，變換效率同樣也是低下的。本電路用電荷泵LM2788-2．0對電源管理，提高了電能的利用率，同樣體現了節能。

　　4 實現價值

　　據2010年第六次全國人口普查，全國31個省、自治區、直轄市共有4億多家庭，大部分家庭幾乎都采用石英鐘計時。保守估計，全國家庭至少有4億臺石英鐘，每年消耗掉8億節普通電池。若1億戶城鎮家庭中石英鐘使用綠色能源，那么對環境的保護是顯而易見的。南于本電路造價低廉，具有一定的推廣和使用價值。