用于光伏電池組的保護電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于光伏電池組的保護電路，包括電荷泵、電荷泵保護器和光伏電池組旁路開關，所述荷泵保護器和光伏電池組旁路開關均電連接在電荷泵上，所述電荷泵與光伏電池組旁路開關電連接；所述電荷泵由變換器U1和電容C1構成，該變換器U1的電源地VSS端接地，變換器U1的泵電容CPC+端與電容C1的一端相接，該電容C1的另一端接地。通過電荷泵與電荷泵保護器以及光伏電池組旁路開關相配合，從而將電路的發(fā)熱功耗控制在較低的水平，解決了因電路發(fā)熱對組件造成損壞，從而提高了光伏電池組件可靠性。
【專利說明】用于光伏電池組的保護電路
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及光伏電池領域，具體地，涉及一種用于光伏電池組的保護電路。
【背景技術】
[0002]目前，在光伏電池組件設計和制造中，為防止組件由于部分電池被異物遮擋而發(fā)生的熱斑效應導致電池組件的損壞，減少由于陰影等對組件輸出功率的影響，需要在多個串聯(lián)的電池片上并聯(lián)旁路二極管，從而保證光伏電池組件的輸出功率和使用壽命。
[0003]現(xiàn)有技術使用旁路二極管因發(fā)熱與散熱問題而使光伏組件的性能和安全性產生巨大隱患。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的在于，針對上述問題，提出一種用于光伏電池組的保護電路，以實現(xiàn)提高光伏電池組件可靠性的優(yōu)點。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是:
一種用于光伏電池組的保護電路，包括電荷泵、電荷泵保護器和光伏電池組旁路開關，所述荷泵保護器和光伏電池組旁路開關均電連接在電荷泵上，所述電荷泵與光伏電池組旁路開關電連接；
所述電荷泵由變換器Ul和電容Cl構成，該變換器Ul的電源地VSS端接地，變換器Ul的泵電容CPC+端與電容Cl的一端相接，該電容Cl的另一端接地。
[0006]進一步的，所述光伏電池組旁路開關由MOS管Ql和二極管Dl構成，所述MOS管Ql的源極與二極管Dl的陽極電連接，MOS管Ql的漏極與二極管Dl的陰極電連接，且所述MOS管Ql的源極與上述變換器Ul的電源輸入VIN端電連接，MOS管Ql的漏極與電荷泵保護器電連接，MOS管Ql的柵極與變換器Ul的控制輸出CTR端電連接。
[0007]進一步的，所述電荷泵保護器為MOS管Q2，該MOS管Q2的源極與上述變換器Ul的電源地VSS端電連接，MOS管Q2的柵極與變換器Ul的輸出電源VOUT端電連接，MOS管Q2的漏極與上述MOS管Ql的漏極電連接。
[0008]進一步的，所述MOS管Q2是變換器Ul的保護管，當光伏電池組正常工作時關斷，使變換器Ul避免因電池組電壓造成損壞，當電池組光伏電池組出現(xiàn)異常時，MOS管Q2導通，變換器Ul正常工作。
[0009]本發(fā)明的技術方案具有以下有益效果:
本發(fā)明的技術方案，通過電荷泵與電荷泵保護器以及光伏電池組旁路開關相配合，從而將電路的發(fā)熱功耗控制在較低的水平，解決了因電路發(fā)熱對組件造成損壞，從而提高了光伏電池組件可靠性。
[0010]下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術方案做進一步的詳細描述。
【專利附圖】

【附圖說明】[0011]圖1為本發(fā)明實施例所述的用于光伏電池組的保護電路的電氣電路圖；
圖2為圖1所示的用于光伏電池組的保護電路Vctr處的電壓波形圖。
【具體實施方式】
[0012]以下結合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行說明，應當理解，此處所描述的優(yōu)選實施例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0013]如圖1所示，一種用于光伏電池組的保護電路，包括電荷泵、電荷泵保護器和光伏電池組旁路開關，荷泵保護器和光伏電池組旁路開關均電連接在電荷泵上，電荷泵與光伏電池組旁路開關電連接；
電荷泵由變換器Ul和電容Cl構成，該變換器Ul的電源地VSS端接地，變換器Ul的泵電容CPC+端與電容Cl的一端相接，該電容Cl的另一端接地。
[0014]其中，光伏電池組旁路開關由MOS管Ql和二極管Dl構成，MOS管Ql的源極與二極管Dl的陽極電連接，MOS管Ql的漏極與二極管Dl的陰極電連接，且MOS管Ql的源極與上述變換器Ul的電源輸入VIN端電連接，MOS管Ql的漏極與電荷泵保護器電連接，MOS管Ql的柵極與變換器Ul的控制輸出CTR端電連接。
[0015]電荷泵保護器為MOS管Q2，該MOS管Q2的源極與變換器Ul的電源地VSS端電連接，MOS管Q2的柵極與變換器Ul的輸出電源VOUT端電連接，MOS管Q2的漏極與上述MOS管Ql的漏極電連接。MOS管Q2是變換器Ul的保護管，當光伏電池組正常工作時關斷，使變換器Ul避免因電池組電壓造成損壞，當電池組光伏電池組出現(xiàn)異常時，MOS管Q2導通，變換器Ul正常工作。
[0016]本技術方案中的保護電路分別接到光伏電池組的負極與正極端。
[0017]其具體工作原理如下:
(I)如圖2所示，在光伏電池正常工作情況下，本電路MOS管Ql的柵極G與變換器Ul的CTR端相接，變換器Ul由于電源電壓反向而不能為其電容Cl充電，使其輸出端VOUT與其電源地VSS端電壓相等，這樣MOS管Q2的柵源電壓Vgs不能達到MOS管Q2的門限電壓Vth而使MOS管Q2處于關斷狀態(tài)，變換器Ul不工作，于是MOS管Ql也處于關斷狀態(tài)，電路的陰陽極間不導通，只有很小的漏電流，在溫度25度時，小于2uA，125度時小于20uA。
[0018](2)在光伏電池組出現(xiàn)熱斑效應或其它情況時，二極管Dl形成正向電壓(即二極管的結電壓)，根據這時正常電池組的電壓與外接負載的情況，電壓一般在0.4V"1V之間，MOS管Q2依靠其體二極管正向小電壓和小的導通電流；此時，變換器Ul的VIN端與VSS端獲得正向電壓，開始給電容Cl充電，隨著電容Cl電壓的升高，MOS管Q2完全導通，電容Cl快速充滿電；在這個階段，變換器Ul的CTR端為低電平，MOS管Ql不導通；當電容Cl充滿電時，變換器Ul的控制輸出端CTR輸出高電平，此時MOS管Ql導通，MOS管Ql的漏源端的電壓就下降到一個很小的值約幾十毫伏到一百多毫伏，即陽極端與陰極端的電壓為此值，比二極管導通時小幾倍到幾十倍，且其導通時間與關斷時間之比一般大于95%，所以其平均功耗遠小于只使用傳統(tǒng)旁路二極管。當電容Cl端電壓下降到某一定值時，變換器Ul的控制端CTR端被關斷，輸出低電平，MOS管Ql關斷，此時只有二極管正向導通，變換器Ul又開始給電容Cl充電。如此重復，使陽極與陰極端的平均電壓大大下降，節(jié)省電能，同時電路本身的溫升與傳統(tǒng)旁路二極管相比，溫度大大下降，器件本身的可靠性和安全性得到極大的提聞。
[0019]因二極管Dl是MOS管Ql關斷時的工作二極管，電流較大，漏電流要小。本電路中的MOS管Q2是變換器Ul的保護管，當電池組正常工作時關斷，使變換器Ul免受電池電壓(對本電路是反向高電壓)而造成損壞，電池組出現(xiàn)異常時，MOS管導通，使變換器Ul正常工作。凡是具有開關保護電荷泵，利用二極管Dl短時工作的電壓為電荷泵充電的方案均屬本權利保護范圍。
[0020]最后應說明的是:以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，對于本領域的技術人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種用于光伏電池組的保護電路，其特征在于，包括電荷泵、電荷泵保護器和光伏電池組旁路開關，所述荷泵保護器和光伏電池組旁路開關均電連接在電荷泵上，所述電荷泵與光伏電池組旁路開關電連接； 所述電荷泵由變換器Ul和電容Cl構成，該變換器Ul的電源地VSS端接地，變換器Ul的泵電容CPC+端與電容Cl的一端相接，該電容Cl的另一端接地。
2.根據權利要求1所述的用于光伏電池組的保護電路，其特征在于，所述光伏電池組旁路開關由MOS管Ql和二極管Dl構成，所述MOS管Ql的源極與二極管Dl的陽極電連接，MOS管Ql的漏極與二極管Dl的陰極電連接，且所述MOS管Ql的源極與上述變換器Ul的電源輸入VIN端電連接，MOS管Ql的漏極與電荷泵保護器電連接，MOS管Ql的柵極與變換器Ul的控制輸出CTR端電連接。
3.根據權利要求2所述的用于光伏電池組的保護電路，其特征在于，所述電荷泵保護器為MOS管Q2，該MOS管Q2的源極與上述變換器Ul的電源地VSS端電連接，MOS管Q2的柵極與變換器Ul的輸出電源VOUT端電連接，MOS管Q2的漏極與上述MOS管Ql的漏極電連接。
4.根據權利要求3所述的用于光伏電池組的保護電路，其特征在于，所述MOS管Q2是變換器Ul的保護管，當光伏電池組正常工作時關斷，使變換器Ul避免因電池組電壓造成損壞，當光伏電池組出現(xiàn)異常時，MOS管Q2導通，變換器Ul正常工作。
【文檔編號】H01L31/044GK103560159SQ201310543630
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年11月6日 優(yōu)先權日:2013年11月6日
【發(fā)明者】朱鈺, 李天萬 申請人:無錫清蓮新能源科技有限公司