專利名稱：一種太陽(yáng)能充電控制電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電力技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種太陽(yáng)能充電控制電路。
背景技術(shù)：
太陽(yáng)能作為一種新的能源，是一種取之不盡、用之不竭的可再生能源，對(duì)環(huán)境不產(chǎn) 生任何污染，成為各國(guó)政府開(kāi)發(fā)無(wú)污染、可持續(xù)發(fā)展新型能源的首選。太陽(yáng)能電池可以以較 高的效率把太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)換為電能，不對(duì)環(huán)境產(chǎn)生任何污染，是一種綠色的發(fā)電方式。在光 伏發(fā)電系統(tǒng)中，鉛酸蓄電池和太陽(yáng)能充電控制器均是太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)中重要的部件，蓄電 池可以儲(chǔ)存太陽(yáng)能電池發(fā)出的不穩(wěn)定、不連續(xù)的電能，保證光伏系統(tǒng)有穩(wěn)定的輸出。而充電 控制器的優(yōu)劣不但決定蓄電池的使用壽命，而且還直接影響光伏系統(tǒng)的電力輸出性能。目前，市場(chǎng)上有很多太陽(yáng)能充電控制器，但存在如下問(wèn)題1、一些使用簡(jiǎn)單控制電壓的充電控制器，當(dāng)蓄電池電壓上升到過(guò)充電壓時(shí)(此時(shí) 蓄電池并未真正完全充滿)，控制器自動(dòng)斷開(kāi)充電回路，然而由于蓄電池內(nèi)阻的作用，斷開(kāi) 充電回路后，蓄電池的電壓會(huì)立即下降。而當(dāng)充電回路接通及斷開(kāi)用電負(fù)載后，同樣由于蓄 電池內(nèi)阻的原因，蓄電池的電壓會(huì)立即上升。如此反復(fù)，充電控制器極易產(chǎn)生振蕩，不但使 控制器不能正常工作，而且還容易損壞蓄電池。同時(shí)在給蓄電池充電時(shí)，大電流會(huì)造成能量 損失，而且在充電后期會(huì)產(chǎn)生大量氣體，使蓄電池壽命縮短，但是以小電流充電就需要很長(zhǎng) 時(shí)間，無(wú)法做到快速充電，并且充電電流不同，對(duì)蓄電池容量的恢復(fù)也不同。2、現(xiàn)有的簡(jiǎn)易型太陽(yáng)能充電控制器在蓄電池充滿后，為保護(hù)蓄電池，對(duì)太陽(yáng)能電 池板的正負(fù)極進(jìn)行短路，這樣會(huì)造成太陽(yáng)能電池板陣列的節(jié)溫過(guò)高，容易損壞太陽(yáng)能電池 板，降低太陽(yáng)能電池板的使用壽命。3、一些太陽(yáng)能充電控制器，在充電回路中，采用串入二極管的方式防止反接和防 止夜間蓄電池電流倒灌，在充電時(shí)，二極管的導(dǎo)通損耗很大，降低了控制器的效率。4、現(xiàn)有的充電控制器普遍沒(méi)有太陽(yáng)能電池的最大功率電跟蹤(MPPT)的功能，導(dǎo)致 太陽(yáng)能電池板的能量轉(zhuǎn)換效率(發(fā)電功率)得不到有效的提高。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有的太陽(yáng)能充電控制器存在的缺陷，針對(duì)大中型太 陽(yáng)能光伏電站的使用要求，開(kāi)發(fā)出一種大容量、高效率、低成本、使用壽命更長(zhǎng)、電池管理更 精確、系統(tǒng)更智能的太陽(yáng)能充電控制電路。本實(shí)用新型的目的通過(guò)以下技術(shù)措施實(shí)現(xiàn)。一種太陽(yáng)能充電控制電路，用于控制太陽(yáng)能電池向蓄電池充電并向負(fù)載供電，包 括電源轉(zhuǎn)換電路、采樣電路、微控制器、PWM功率驅(qū)動(dòng)電路和輸出保護(hù)及功率驅(qū)動(dòng)電路、充電 回路和負(fù)載回路；太陽(yáng)能電池的正極、蓄電池的正極和負(fù)載的正極連在一起；太陽(yáng)能電池的正極和 負(fù)極之間接有具有防雷保護(hù)功能的瞬態(tài)電壓抑制二極管TVS ；蓄電池的負(fù)極通過(guò)兩個(gè)并聯(lián)保險(xiǎn)盒FUSEl、FUSE2與邏輯公共地BGND連接；充電回路包括MOSFET Q10、Qll、Q12、Q20、Q21和Q22，采用并聯(lián)功率MOSFET陣列 結(jié)構(gòu)，Q10, Qll和Q12的源極共同接太陽(yáng)能電池的負(fù)極，Q10, Qll和Q12的柵極共同接PWM 功率驅(qū)動(dòng)電路，QlO的漏極接Q20的漏極，Qll的漏極接Q21的漏極，Q22的漏極接Q22的漏 極，Q20、Q21和Q22的源極接邏輯公共地BGND，Q20、Q21和Q22的柵極共同接PWM功率驅(qū)動(dòng) 電路；負(fù)載回路包括MOSFET Q30、Q31和Q32，Q30、Q31和Q32的柵極共同接輸出保護(hù)及 功率驅(qū)動(dòng)電路，Q30、Q31和Q32的漏極接負(fù)載的負(fù)極，Q30、Q31和Q32的源極接在一起；微控制器通過(guò)所述輸出保護(hù)及功率驅(qū)動(dòng)電路控制Q30、Q31和Q32的導(dǎo)通與關(guān)斷； 充電電流采樣電阻串聯(lián)在Q20、Q21和Q22與邏輯公共地BGND之間；負(fù)載電流采樣電阻串聯(lián) 在功率MOSFET Q30、Q31和Q32與邏輯公共地BGND之間；電源轉(zhuǎn)換電路產(chǎn)生兩個(gè)電源電壓+12VB和+5VB，+12VB輸出連接PWM功率驅(qū)動(dòng)電 路和輸出保護(hù)及功率驅(qū)動(dòng)電路，+5VB輸出連接微控制器；采樣電路采樣太陽(yáng)能電池電壓信號(hào)、充電電流信號(hào)、蓄電池電壓信號(hào)、負(fù)載電流信 號(hào)、蓄電池溫度信號(hào)，送到微控制器，產(chǎn)生PWM控制信號(hào)與負(fù)載開(kāi)關(guān)信號(hào)；微控制器通過(guò)PWM功率驅(qū)動(dòng)電路控制充電回路功率MOSFET陣列的導(dǎo)通與關(guān)斷， 實(shí)現(xiàn)PWM充電模式；微控制器通過(guò)負(fù)載的輸出保護(hù)及功率驅(qū)動(dòng)電路控制負(fù)載回路的功率 MOSFET陣列的導(dǎo)通與關(guān)斷。所述電源轉(zhuǎn)換電路蓄電池正極經(jīng)整流二極管Dl與電壓穩(wěn)壓芯片Ul的輸入端Vin 連接，電壓穩(wěn)壓芯片Ul的輸出端Vout與電壓穩(wěn)壓芯片U2的輸入端Vin連接；二極管D2的 陰極與電壓穩(wěn)壓芯片Ul的輸入端Vin連接，陽(yáng)極與電壓穩(wěn)壓芯片Ul的輸出端Vout連接； 電容Cl的正極與電壓穩(wěn)壓芯片Ul的輸入端Vin連接，負(fù)極與系統(tǒng)邏輯地BGND連接；二極 管D3的陰極與電壓穩(wěn)壓芯片Ul的輸出端Vout連接，陽(yáng)極與電壓穩(wěn)壓芯片Ul的調(diào)節(jié)端adj 連接，電容C2的正極與二極管D3的陽(yáng)極連接，負(fù)極與BGND連接；電阻Rl與二極管D3并 聯(lián)，電阻R2與電容C2并聯(lián)；電壓穩(wěn)壓芯片U2的輸出端Vout為+12VB，與電壓穩(wěn)壓芯片U3的輸入端Vin連接， 二極管D4的陰極與電壓穩(wěn)壓芯片U2的輸入端Vin連接，陽(yáng)極與電壓穩(wěn)壓芯片U2的輸出端 Vout連接；電容C3的正極與電壓穩(wěn)壓芯片U2的輸入端Vin連接，負(fù)極與系統(tǒng)邏輯地BGND 連接；二極管D5的陰極與電壓穩(wěn)壓芯片U2的輸出端Vout連接，陽(yáng)極與電壓穩(wěn)壓芯片U2的 調(diào)節(jié)端adj連接，電容C4的正極與二極管D5的陽(yáng)極連接，負(fù)極與BGND連接；電阻R3與二 極管D3并聯(lián)，電阻R4與電容C2并聯(lián)；電容C5的正極與電壓穩(wěn)壓芯片U3的輸入端Vin連 接，負(fù)極與系統(tǒng)邏輯地BGND連接；電容C6的正極與電壓穩(wěn)壓芯片U3的輸出端Vout連接， 負(fù)極與系統(tǒng)邏輯地BGND連接，電容C7與電容C6并聯(lián)；電壓穩(wěn)壓芯片U3的輸出端Vout為 +5VB。所述采樣電路中，運(yùn)算放大器U4A、U4B接成電壓跟隨器方式，太陽(yáng)能電池的正極 通過(guò)電阻R5、R6串聯(lián)和運(yùn)算放大器U4A的同相輸入端連接，二極管D6陰極和運(yùn)算放大器 U4A的同相輸入端連接，陽(yáng)極和BGND連接，電阻R7、電容C8和二極管D6并聯(lián)；運(yùn)算放大器 U4A的輸出端經(jīng)電阻Rl2、Rl3串聯(lián)和BGND連接，電阻R12、R13的公共端和運(yùn)算放大器U4C 的同相輸入端連接；太陽(yáng)能電池的正極通過(guò)電阻R8、Radj、R9串聯(lián)和運(yùn)算放大器U4B的同相輸入端連接，其中Radj是可調(diào)電阻，電阻Rll —端和電阻R8、Radj的公共端連接，另一端和 太陽(yáng)能電池的負(fù)極SGND連接；二極管D7陰極和運(yùn)算放大器U4B的同相輸入端連接，陽(yáng)極和 BGND連接，電阻R10、電容C9和二極管D7并聯(lián)；運(yùn)算放大器U4B的輸出端經(jīng)電阻R14、R15 串聯(lián)和運(yùn)算放大器U4C的輸出端連接，電阻R14、R15的公共端和運(yùn)算放大器U4C的反相輸 入端連接；運(yùn)算放大器U4C的輸出端信號(hào)PVvolt即為太陽(yáng)能電池電壓采用信號(hào)；上述電阻 配置具有以下關(guān)系R5=R8, R6=R9, R7=R10, R12=R14, R13=R15。所述PWM驅(qū)動(dòng)電路中，由微控制器產(chǎn)生的PWM信號(hào)，經(jīng)過(guò)限流電阻R16和NPN型三 極管QlO的基極連接，三極管QlO的發(fā)射極和BGND連接，三極管QlO的集電極經(jīng)過(guò)電阻R17 和PNP型三極管Qll的基極連接，同時(shí)三極管Qll的基極接上拉電阻R18和電源+12VB連 接，三極管Qll的發(fā)射極和電源+12VB連接；三極管Qll的集電極經(jīng)過(guò)二極管D8、電阻R19 串聯(lián)與NPN型三極管Q12的基極連接，三極管Q12的發(fā)射極和SGND連接，三極管Q12的集 電極和NPN型三極管Q13的基極、PNP型三極管Q14的基極連接在一起，三極管Q13和Q14 形成推挽電路結(jié)構(gòu)，三極管Q14的集電極和SGND連接；三極管Q13的基極接上拉電阻R20 和電源+12VS連接，三極管Q13的基電極和電源+12VS連接，三極管Q13的發(fā)射極和三極管 Q14的發(fā)射極連接。本實(shí)用新型的有益效果為1、本實(shí)用新型采用共正極電路拓?fù)?，電路結(jié)構(gòu)更精簡(jiǎn)，驅(qū)動(dòng)控制更簡(jiǎn)潔，系統(tǒng)整 體功耗明顯降低。2、采用最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)技術(shù)，智能調(diào)節(jié)太陽(yáng)能電池工作點(diǎn)電壓，使之始 終運(yùn)行于I-V特性曲線的最大功率點(diǎn)上，確保太陽(yáng)能電池在不同環(huán)境條件下處于最大功率 值輸出狀態(tài)，相對(duì)于一般太陽(yáng)能充電控制器，能提高太陽(yáng)能板能量轉(zhuǎn)換效率(發(fā)電功率)達(dá) 20-30%ο3、采用先進(jìn)的低功耗、高性能微控制器和自適應(yīng)智能控制算法，實(shí)現(xiàn)“MPPT+S0C” 雙重智能優(yōu)化充電控制。4、智能充電管理。當(dāng)出現(xiàn)過(guò)放時(shí)，對(duì)蓄電池進(jìn)行一次均充補(bǔ)償維護(hù)。正常使用 時(shí)，采用恒充(恒流/恒壓)和浮充結(jié)合的充電方式，以充分延長(zhǎng)蓄電池使用壽命；同時(shí)具有 的高精度溫度補(bǔ)償功能，使充電控制更加精確。5、負(fù)載功率回路的開(kāi)關(guān)器件采用低損耗、高效率、長(zhǎng)壽命的并聯(lián)功率MOSFE陣 列，極大地降低了負(fù)載功率輸出回路的功率損耗。6、功率回路采用了同步整流技術(shù)，降低了功率回路的電壓降。7、由于系統(tǒng)電路采用優(yōu)化的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，充放電回路采用高效的并聯(lián)功率MOSFET 陣列結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了大容量充放電功能。
利用附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明，但附圖中的內(nèi)容不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的任 何限制。圖1是本實(shí)用新型的太陽(yáng)能充電控制電路的一個(gè)實(shí)施例的電路圖。圖2是本實(shí)用新型的太陽(yáng)能充電控制電路的一個(gè)實(shí)施例的電源轉(zhuǎn)換電路的電路 圖。[0033]圖3是本實(shí)用新型的太陽(yáng)能充電控制電路的一個(gè)實(shí)施例的采樣電路的電路圖。圖4是本實(shí)用新型的太陽(yáng)能充電控制電路的一個(gè)實(shí)施例的PWM驅(qū)動(dòng)電路的電路 圖。
具體實(shí)施方式
結(jié)合以下實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。本實(shí)用新型的太陽(yáng)能充電控制電路如圖1所示，用于控制太陽(yáng)能電池向蓄電池充 電并向負(fù)載供電，包括電源轉(zhuǎn)換電路、采樣電路、微控制器、PWM功率驅(qū)動(dòng)電路和輸出保護(hù)及 功率驅(qū)動(dòng)電路、充電回路和負(fù)載回路，以及保護(hù)電路、人機(jī)接口電路、LED及LCD顯示模塊等 模塊。本充電控制器采用共正極電路拓?fù)洌?yáng)能電池的正極、蓄電池的正極和負(fù)載的 正極連在一起；太陽(yáng)能電池的正極和負(fù)極之間接有具有防雷保護(hù)功能的瞬態(tài)電壓抑制二極 管TVS ；蓄電池的負(fù)極通過(guò)兩個(gè)并聯(lián)保險(xiǎn)盒FUSE1、FUSE2與邏輯公共地BGND連接；充電回 路包括MOSFET Q10、Q11、Q12、Q20、Q21和Q22，采用并聯(lián)功率MOSFET陣列結(jié)構(gòu)，Q10、Q11和 Q12的源極共同接太陽(yáng)能電池的負(fù)極，Q10、Q11和Q12的柵極共同接PWM功率驅(qū)動(dòng)電路，QlO 的漏極接Q20的漏極，Qll的漏極接Q21的漏極，Q22的漏極接Q22的漏極，Q20、Q21和Q22 的源極接邏輯公共地BGND，Q20、Q21和Q22的柵極共同接PWM功率驅(qū)動(dòng)電路；負(fù)載回路包 括MOSFET Q30、Q31和Q32，Q30、Q31和Q32的柵極共同接輸出保護(hù)及功率驅(qū)動(dòng)電路，Q30、 Q31和Q32的漏極接負(fù)載的負(fù)極，Q30、Q31和Q32的源極接在一起。Q10,Qll和Q12為充電主功率開(kāi)關(guān)管，功率MOSFET Q20、Q21和Q22接成同步整流 方式；負(fù)載回路采用并聯(lián)功率MOSFET結(jié)構(gòu)，微控制器通過(guò)負(fù)載輸出保護(hù)及功率驅(qū)動(dòng)電路 控制Q30、Q31和Q32的導(dǎo)通與關(guān)斷，從而控制系統(tǒng)向負(fù)載安全供電；充電電流采樣電阻串 聯(lián)在Q20、Q21和Q22與邏輯公共地BGND之間；負(fù)載電流采樣電阻串聯(lián)在功率MOSFET Q30、 Q31和Q32與邏輯公共地BGND之間；電源轉(zhuǎn)換電路產(chǎn)生兩個(gè)電源電壓+12VB和+5VB，+12VB 輸出連接PWM功率驅(qū)動(dòng)電路和輸出保護(hù)及功率驅(qū)動(dòng)電路，+5VB輸出連接微控制器，為微控 制器、模擬電路和數(shù)字電路提供電源；采樣電路采樣太陽(yáng)能電池電壓信號(hào)、充電電流信號(hào)、 蓄電池電壓信號(hào)、負(fù)載電流信號(hào)、蓄電池溫度信號(hào)，送到微控制器，產(chǎn)生PWM控制信號(hào)與負(fù) 載開(kāi)關(guān)信號(hào)；微控制器通過(guò)PWM功率驅(qū)動(dòng)電路控制充電回路功率MOSFET陣列的導(dǎo)通與關(guān) 斷，實(shí)現(xiàn)PWM充電模式；微控制器通過(guò)負(fù)載的輸出保護(hù)及功率驅(qū)動(dòng)電路控制負(fù)載回路的功 率MOSFET陣列的導(dǎo)通與關(guān)斷，實(shí)現(xiàn)負(fù)載通斷的手動(dòng)控制及自動(dòng)控制功能；微控制器連接按 鍵接口電路，用戶可以手動(dòng)控制負(fù)載通路的開(kāi)通與關(guān)斷，并可以修改系統(tǒng)參數(shù)；微控制器連 接LED和IXD顯示模塊，直觀顯示太陽(yáng)能電池、蓄電池和負(fù)載的工作狀態(tài)。本實(shí)用新型的太陽(yáng)能充電控制電路的一個(gè)實(shí)施例的電源轉(zhuǎn)換電路如圖2，采用多 個(gè)電源穩(wěn)壓芯片多級(jí)降壓結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)高電壓的梯級(jí)降壓穩(wěn)壓功能，對(duì)系統(tǒng)電路模塊進(jìn)行供 電。電源穩(wěn)壓芯片U1、U2的型號(hào)是LM317，電源穩(wěn)壓芯片U3的型號(hào)是AZ7805。蓄電池正 極端(BAT+)經(jīng)整流二極管Dl與電壓穩(wěn)壓芯片Ul的輸入端Vin連接，電壓穩(wěn)壓芯片Ul的 輸出端Vout與電壓穩(wěn)壓芯片U2的輸入端Vin連接。二極管D2的陰極與電壓穩(wěn)壓芯片Ul 的輸入端Vin連接，陽(yáng)極與電壓穩(wěn)壓芯片Ul的輸出端Vout連接；電容Cl的正極與電壓穩(wěn) 壓芯片Ul的輸入端Vin連接，負(fù)極與系統(tǒng)邏輯地BGND連接；二極管D3的陰極與電壓穩(wěn)壓5/5頁(yè)
芯片Ul的輸出端Vout連接，陽(yáng)極與電壓穩(wěn)壓芯片Ul的調(diào)節(jié)端adj連接，電容C2的正極與 二極管D3的陽(yáng)極連接，負(fù)極與BGND連接。電阻Rl與二極管D3并聯(lián)，電阻R2與電容C2并聯(lián)。電壓穩(wěn)壓芯片U2的輸出端Vout為+12VB，與電壓穩(wěn)壓芯片U3的輸入端Vin連接， 二極管D4的陰極與電壓穩(wěn)壓芯片U2的輸入端Vin連接，陽(yáng)極與電壓穩(wěn)壓芯片U2的輸出端 Vout連接；電容C3的正極與電壓穩(wěn)壓芯片U2的輸入端Vin連接，負(fù)極與系統(tǒng)邏輯地BGND 連接；二極管D5的陰極與電壓穩(wěn)壓芯片U2的輸出端Vout連接，陽(yáng)極與電壓穩(wěn)壓芯片U2的 調(diào)節(jié)端adj連接，電容C4的正極與二極管D5的陽(yáng)極連接，負(fù)極與BGND連接；電阻R3與二 極管D3并聯(lián)，電阻R4與電容C2并聯(lián)；電容C5的正極與電壓穩(wěn)壓芯片U3的輸入端Vin連 接，負(fù)極與系統(tǒng)邏輯地BGND連接；電容C6的正極與電壓穩(wěn)壓芯片U3的輸出端Vout連接， 負(fù)極與系統(tǒng)邏輯地BGND連接，電容C7與電容C6并聯(lián)；電壓穩(wěn)壓芯片U3的輸出端Vout為 +5VB。本實(shí)用新型的太陽(yáng)能充電控制電路的一個(gè)實(shí)施例的采樣電路如圖3所示，采用差 分放大電路，運(yùn)算放大器U4A、U4B接成電壓跟隨器方式。太陽(yáng)能電池的正極(PV+)通過(guò)電 阻R5、R6串聯(lián)和運(yùn)算放大器U4A的同相輸入端連接，二極管D6陰極和運(yùn)算放大器U4A的同 相輸入端連接，陽(yáng)極和BGND連接，電阻R7、電容C8和二極管D6并聯(lián)；運(yùn)算放大器U4A的輸 出端經(jīng)電阻R12、R13串聯(lián)和BGND連接，電阻R12、R13的公共端和運(yùn)算放大器U4C的同相輸 入端連接。太陽(yáng)能電池的正極(PV+)通過(guò)電阻R8、Radj\ R9串聯(lián)和運(yùn)算放大器U4B的同相 輸入端連接，其中Radj是可調(diào)電阻，用于太陽(yáng)能電池采樣信號(hào)的調(diào)零，電阻Rll—端和電阻 R8、Radj的公共端連接，另一端和太陽(yáng)能電池的負(fù)極SGND連接；二極管D7陰極和運(yùn)算放大 器U4B的同相輸入端連接，陽(yáng)極和BGND連接，電阻R10、電容C9和二極管D7并聯(lián)；運(yùn)算放 大器U4B的輸出端經(jīng)電阻R14、R15串聯(lián)和運(yùn)算放大器U4C的輸出端連接，電阻R14、R15的 公共端和運(yùn)算放大器U4C的反相輸入端連接；運(yùn)算放大器U4C的輸出端信號(hào)PVvolt即為太 陽(yáng)能電池電壓采用信號(hào)；上述電阻配置具有以下關(guān)系R5=R8，R6=R9, R7=R10, R12=R14, R13=R150本實(shí)用新型的太陽(yáng)能充電控制電路的一個(gè)實(shí)施例的PWM驅(qū)動(dòng)電路如圖4，由微控 制器產(chǎn)生的PWM信號(hào)，經(jīng)過(guò)限流電阻R16和NPN型三極管QlO的基極連接，三極管QlO的發(fā) 射極和BGND連接，三極管QlO的集電極經(jīng)過(guò)電阻R17和PNP型三極管Qll的基極連接，同 時(shí)三極管Qll的基極接上拉電阻R18和電源+12VB連接，三極管Qll的發(fā)射極和電源+12VB 連接；三極管Qll的集電極經(jīng)過(guò)二極管D8、電阻R19串聯(lián)與NPN型三極管Q12的基極連接， 三極管Q12的發(fā)射極和SGND連接，三極管Q12的集電極和NPN型三極管Q13的基極、PNP型 三極管Q14的基極連接在一起，三極管Q13和Q14形成推挽電路結(jié)構(gòu)，三極管Q14的集電極 和SGND連接；三極管Q13的基極接上拉電阻R20和電源+12VS連接，三極管Q13的基電極 和電源+12VS連接，三極管Q13的發(fā)射極和三極管Q14的發(fā)射極連接，三極管Q13的發(fā)射極 輸出即為充電回路功率MOSFET陣列的PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)。最后應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用于說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非對(duì)本實(shí)用 新型保護(hù)范圍的限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技 術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本實(shí)用 新型技術(shù)方案的實(shí)質(zhì)和范圍。
權(quán)利要求1.一種太陽(yáng)能充電控制電路，用于控制太陽(yáng)能電池向蓄電池充電并向負(fù)載供電，其特 征在于包括電源轉(zhuǎn)換電路、采樣電路、微控制器、PWM功率驅(qū)動(dòng)電路和輸出保護(hù)及功率驅(qū) 動(dòng)電路、充電回路和負(fù)載回路；太陽(yáng)能電池的正極、蓄電池的正極和負(fù)載的正極連在一起；太陽(yáng)能電池的正極和負(fù)極 之間接有具有防雷保護(hù)功能的瞬態(tài)電壓抑制二極管TVS ；蓄電池的負(fù)極通過(guò)兩個(gè)并聯(lián)保險(xiǎn) 盒FUSEl、FUSE2與邏輯公共地BGND連接；充電回路包括MOSFET Q10、Q11、Q12、Q20、Q21和Q22，采用并聯(lián)功率MOSFET陣列結(jié)構(gòu)， Q10、Qll和Q12的源極共同接太陽(yáng)能電池的負(fù)極，Q10、Qll和Q12的柵極共同接PWM功率 驅(qū)動(dòng)電路，QlO的漏極接Q20的漏極，Qll的漏極接Q21的漏極，Q22的漏極接Q22的漏極， Q20、Q21和Q22的源極接邏輯公共地BGND，Q20、Q21和Q22的柵極共同接PWM功率驅(qū)動(dòng)電 路；負(fù)載回路包括MOSFET Q30、Q31和Q32，Q30、Q31和Q32的柵極共同接輸出保護(hù)及功率 驅(qū)動(dòng)電路，Q30、Q31和Q32的漏極接負(fù)載的負(fù)極，Q30、Q31和Q32的源極接在一起；微控制器通過(guò)所述輸出保護(hù)及功率驅(qū)動(dòng)電路控制Q30、Q31和Q32的導(dǎo)通與關(guān)斷；充電 電流采樣電阻串聯(lián)在Q20、Q21和Q22與邏輯公共地BGND之間；負(fù)載電流采樣電阻串聯(lián)在功 率MOSFET Q30、Q31和Q32與邏輯公共地BGND之間；電源轉(zhuǎn)換電路產(chǎn)生兩個(gè)電源電壓+12VB和+5VB，+12VB輸出連接PWM功率驅(qū)動(dòng)電路和 輸出保護(hù)及功率驅(qū)動(dòng)電路，+5VB輸出連接微控制器；采樣電路采樣太陽(yáng)能電池電壓信號(hào)、充電電流信號(hào)、蓄電池電壓信號(hào)、負(fù)載電流信號(hào)、 蓄電池溫度信號(hào)，送到微控制器，產(chǎn)生PWM控制信號(hào)與負(fù)載開(kāi)關(guān)信號(hào)；微控制器通過(guò)PWM功率驅(qū)動(dòng)電路控制充電回路功率MOSFET陣列的導(dǎo)通與關(guān)斷，實(shí)現(xiàn) PWM充電模式；微控制器通過(guò)負(fù)載的輸出保護(hù)及功率驅(qū)動(dòng)電路控制負(fù)載回路的功率MOSFET 陣列的導(dǎo)通與關(guān)斷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能充電控制電路，其特征在于所述電源轉(zhuǎn)換電路蓄電 池正極經(jīng)整流二極管Dl與電壓穩(wěn)壓芯片Ul的輸入端Vin連接，電壓穩(wěn)壓芯片Ul的輸出端 Vout與電壓穩(wěn)壓芯片U2的輸入端Vin連接；二極管D2的陰極與電壓穩(wěn)壓芯片Ul的輸入 端Vin連接，陽(yáng)極與電壓穩(wěn)壓芯片Ul的輸出端Vout連接；電容Cl的正極與電壓穩(wěn)壓芯片 Ul的輸入端Vin連接，負(fù)極與系統(tǒng)邏輯地BGND連接；二極管D3的陰極與電壓穩(wěn)壓芯片Ul 的輸出端Vout連接，陽(yáng)極與電壓穩(wěn)壓芯片Ul的調(diào)節(jié)端adj連接，電容C2的正極與二極管 D3的陽(yáng)極連接，負(fù)極與BGND連接；電阻Rl與二極管D3并聯(lián)，電阻R2與電容C2并聯(lián)；電壓穩(wěn)壓芯片U2的輸出端Vout為+12VB，與電壓穩(wěn)壓芯片U3的輸入端Vin連接，二極 管D4的陰極與電壓穩(wěn)壓芯片U2的輸入端Vin連接，陽(yáng)極與電壓穩(wěn)壓芯片U2的輸出端Vout 連接；電容C3的正極與電壓穩(wěn)壓芯片U2的輸入端Vin連接，負(fù)極與系統(tǒng)邏輯地BGND連接； 二極管D5的陰極與電壓穩(wěn)壓芯片U2的輸出端Vout連接，陽(yáng)極與電壓穩(wěn)壓芯片U2的調(diào)節(jié) 端adj連接，電容C4的正極與二極管D5的陽(yáng)極連接，負(fù)極與BGND連接；電阻R3與二極管 D3并聯(lián)，電阻R4與電容C2并聯(lián)；電容C5的正極與電壓穩(wěn)壓芯片U3的輸入端Vin連接，負(fù) 極與系統(tǒng)邏輯地BGND連接；電容C6的正極與電壓穩(wěn)壓芯片U3的輸出端Vout連接，負(fù)極 與系統(tǒng)邏輯地BGND連接，電容C7與電容C6并聯(lián)；電壓穩(wěn)壓芯片U3的輸出端Vout為+5VB。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能充電控制電路，其特征在于所述采樣電路中，運(yùn)算放大器U4A、U4B接成電壓跟隨器方式，太陽(yáng)能電池的正極通過(guò)電阻R5、R6串聯(lián)和運(yùn)算放大器 U4A的同相輸入端連接，二極管D6陰極和運(yùn)算放大器U4A的同相輸入端連接，陽(yáng)極和BGND 連接，電阻R7、電容C8和二極管D6并聯(lián)；運(yùn)算放大器U4A的輸出端經(jīng)電阻R12、R13串聯(lián)和 BGND連接，電阻R12、R13的公共端和運(yùn)算放大器U4C的同相輸入端連接；太陽(yáng)能電池的正 極通過(guò)電阻R8、Radj、R9串聯(lián)和運(yùn)算放大器U4B的同相輸入端連接，其中Radj是可調(diào)電阻， 電阻Rll —端和電阻R8、Radj的公共端連接，另一端和太陽(yáng)能電池的負(fù)極SGND連接；二極 管D7陰極和運(yùn)算放大器U4B的同相輸入端連接，陽(yáng)極和BGND連接，電阻R10、電容C9和二 極管D7并聯(lián)；運(yùn)算放大器U4B的輸出端經(jīng)電阻R14、R15串聯(lián)和運(yùn)算放大器U4C的輸出端連 接，電阻R14、R15的公共端和運(yùn)算放大器U4C的反相輸入端連接；運(yùn)算放大器U4C的輸出端 信號(hào)PVvolt即為太陽(yáng)能電池電壓采用信號(hào)；上述電阻配置具有以下關(guān)系R5=R8，R6=R9, R7=R10, R12=R14, R13=R15。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能充電控制電路，其特征在于所述PWM驅(qū)動(dòng)電路中，由 微控制器產(chǎn)生的PWM信號(hào)，經(jīng)過(guò)限流電阻R16和NPN型三極管QlO的基極連接，三極管QlO 的發(fā)射極和BGND連接，三極管QlO的集電極經(jīng)過(guò)電阻R17和PNP型三極管Qll的基極連 接，同時(shí)三極管Qll的基極接上拉電阻R18和電源+12VB連接，三極管Qll的發(fā)射極和電源 +12VB連接；三極管Qll的集電極經(jīng)過(guò)二極管D8、電阻R19串聯(lián)與NPN型三極管Q12的基極 連接，三極管Q12的發(fā)射極和SGND連接，三極管Q12的集電極和NPN型三極管Q13的基極、 PNP型三極管Q14的基極連接在一起，三極管Q13和Q14形成推挽電路結(jié)構(gòu)，三極管Q14的 集電極和SGND連接；三極管Q13的基極接上拉電阻R20和電源+12VS連接，三極管Q13的 基電極和電源+12VS連接，三極管Q13的發(fā)射極和三極管Q14的發(fā)射極連接。
專利摘要一種太陽(yáng)能充電控制電路，用于控制太陽(yáng)能電池向蓄電池充電并向負(fù)載供電，包括電源轉(zhuǎn)換電路、采樣電路、微控制器、PWM功率驅(qū)動(dòng)電路和輸出保護(hù)及功率驅(qū)動(dòng)電路、充電回路和負(fù)載回路；本實(shí)用新型根據(jù)鉛酸蓄電池本身的特點(diǎn)和充放電特性以及太陽(yáng)能電池的功率輸出特性，克服了現(xiàn)有的太陽(yáng)能充電控制器存在的缺陷，滿足了大中型太陽(yáng)能光伏電站的使用要求，容量大、效率高、低成本、使用壽命更長(zhǎng)、電池管理更精確、系統(tǒng)更智能。
文檔編號(hào)H02J7/00GK201904637SQ20102068428
公開(kāi)日2011年7月20日 申請(qǐng)日期2010年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月28日
發(fā)明者徐海波, 汪家榮, 陳敬峰, 韓軍良 申請(qǐng)人:廣東易事特電源股份有限公司