專利名稱：太陽(yáng)能充電控制器的功率開關(guān)管的電壓尖峰吸收保護(hù)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及太陽(yáng)能控制器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及太陽(yáng)能充電控制器的功率開關(guān) 管的電壓尖峰吸收保護(hù)電路。
背景技術(shù)：
太陽(yáng)能充電控制器用于太陽(yáng)能電池向蓄電池充電過(guò)程的全程控制，采用PWM充電 策略，通過(guò)控制功率開關(guān)管的開通與關(guān)斷，來(lái)調(diào)節(jié)太陽(yáng)能電池的輸出電壓和輸出電流，進(jìn)而 可以實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能電池功率輸出的最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)。在實(shí)際應(yīng)用中，一般采用低導(dǎo)通 內(nèi)阻的功率MOSFET作為功率開關(guān)管。太陽(yáng)能控制器和太陽(yáng)能電池以及蓄電池之間一般都 通過(guò)較長(zhǎng)的導(dǎo)線連接，在大電流充電的情況下，由于連接導(dǎo)線存在的分布電感、蓄電池內(nèi)部 等效的分布電感以及線路板上存在的寄生電感，當(dāng)功率開關(guān)管快速導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)，尤其是 在功率開關(guān)管快速關(guān)斷時(shí)，會(huì)產(chǎn)生很大的電流變化率，在上述分布電感和寄生電感的共同 作用下，會(huì)形成很高的電壓尖峰脈沖，增加了功率開關(guān)管的電壓應(yīng)力，極易導(dǎo)致功率開關(guān)管 被擊穿事故的發(fā)生。一旦功率開關(guān)管被擊穿，那么充電過(guò)程就進(jìn)入不可控狀態(tài)，不僅太陽(yáng)能 電池功率輸出的最大功率點(diǎn)跟蹤無(wú)法實(shí)現(xiàn)，而且會(huì)造成蓄電池的輸入過(guò)壓和過(guò)充狀態(tài)，大 大縮短了蓄電池的使用壽命，嚴(yán)重情況下還會(huì)導(dǎo)致蓄電池過(guò)熱爆炸事故的發(fā)生。通過(guò)實(shí)際測(cè)試，在PWM信號(hào)的控制和驅(qū)動(dòng)下，當(dāng)功率開關(guān)管關(guān)斷時(shí)，在控制器的太 陽(yáng)能電池正、負(fù)極輸入端會(huì)產(chǎn)生正向電壓尖峰，而在控制器的蓄電池正、負(fù)極輸入端會(huì)產(chǎn)生 負(fù)向電壓尖峰，從而導(dǎo)致功率開關(guān)管的漏極和源極之間正電壓尖峰脈沖。目前市場(chǎng)上的目前市場(chǎng)上的太陽(yáng)能充電控制器電路，包括太陽(yáng)能電池、蓄電池、主 控制器、功率開關(guān)管，太陽(yáng)能電池正極與蓄電池正極連接，太陽(yáng)能電池負(fù)極與蓄電池負(fù)極連 接，功率開關(guān)管與太陽(yáng)能電池、蓄電池構(gòu)成充電回路，功率開關(guān)管的源極與太陽(yáng)能電池的 負(fù)極連接，功率開關(guān)管的的柵極與主控制器連接；功率開關(guān)管的的漏極與蓄電池的負(fù)極連 接，有的太陽(yáng)能充電控制器都沒有完善的電壓吸收保護(hù)機(jī)制，難以徹底消除潛在的安全隱 患，而有的太陽(yáng)能充電控制器僅僅在功率開關(guān)管的漏極和源極之間并聯(lián)RC吸收電路或者 RCD吸收電路，但是，僅靠功率開關(guān)管本身的RC吸收電路或者RCD吸收電路是難以有效地保 證功率開關(guān)管安全可靠地工作，這種情況下，在功率開關(guān)管關(guān)斷的瞬間，功率開關(guān)管的漏極 和源極之間還是會(huì)產(chǎn)生很高的正電壓尖峰脈沖，在功率開關(guān)管關(guān)斷的瞬間，功率開關(guān)管的 漏極和源極之間產(chǎn)生的正電壓尖峰脈沖的峰峰值可以達(dá)到太陽(yáng)能電池輸出電壓的3倍多， 在這種情況下功率開關(guān)管被擊穿的概率是非常大的。尤其是當(dāng)太陽(yáng)能電池輸出電壓很高以 及充電電流很大時(shí)，就大大地加大了功率開關(guān)管被擊穿的風(fēng)險(xiǎn)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種太陽(yáng)能充電控制器的功 率開關(guān)管的電壓尖峰吸收保護(hù)電路，其降低了太陽(yáng)能充電控制器的功率開關(guān)管的電壓應(yīng) 力，防止功率開關(guān)管被擊穿，同時(shí)也減小了功率開關(guān)管的功率損耗，功率開關(guān)管工作更安全。本實(shí)用新型的目的通過(guò)以下技術(shù)措施實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能充電控制器的功率開關(guān)管的電壓尖峰吸收保護(hù)電路，包括主吸收保護(hù)電 路、第二吸收保護(hù)電路，太陽(yáng)能充電控制器采用共正極電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，太陽(yáng)能電池的正極輸 入端和蓄電池的正極輸入端連接，主吸收保護(hù)電路一端與太陽(yáng)能電池的正極輸入端連接， 主吸收保護(hù)電路另一端與太陽(yáng)能電池的負(fù)極輸入端連接，第二吸收保護(hù)電路一端與蓄電池 的正極輸入端連接，第二吸收保護(hù)電路另一端與蓄電池的負(fù)極輸入端連接。主吸收保護(hù)電路包括電容Cl、電阻R1、二極管Dl ；Cl負(fù)極輸入端與太陽(yáng)能電池的 負(fù)極輸入端連接，Cl的正極輸入端與Dl的負(fù)極輸入端、Rl的一端連接；Dl的正極輸入端、 Rl的另一端與太陽(yáng)能電池的正極輸入端連接。第二吸收保護(hù)電路包括電容C2、電阻R2、二極管D2 ；C2負(fù)極輸入端與蓄電池的負(fù) 極輸入端連接，C2的正極輸入端與D2的正極輸入端、R2的一端連接；D2的負(fù)極輸入端、R2 的另一端與蓄電池的正極輸入端連接。太陽(yáng)能充電控制器的功率開關(guān)管的電壓尖峰吸收保護(hù)電路還包括功率管Q2、電流 檢測(cè)電路，Q2的漏極與功率開關(guān)管Ql的漏極連接，Q2的源極與電流檢測(cè)電路的一端連接， 電流檢測(cè)電路的另一端與蓄電池的負(fù)極連接。太陽(yáng)能充電控制器的功率開關(guān)管的電壓尖峰吸收保護(hù)電路還包括第一個(gè)RCD吸 收電路和第二個(gè)RCD吸收電路，第一個(gè)RCD吸收電路一端與功率開關(guān)管Ql的漏極連接，第 一個(gè)RCD吸收電路另一端與功率開關(guān)管Ql的源極連接，第二個(gè)RCD吸收電路一端Q2的漏 極連接，第二個(gè)RCD吸收電路的另一端與Q2的源極連接。第一個(gè)RCD吸收電路包括電容C3、電阻R3、二極管D3，C3—端與太陽(yáng)能電池的負(fù) 極輸入端、功率開關(guān)管Ql的源極連接，C3的另一端與D3的負(fù)極輸入端、R3的一端連接，R3 的另一端、D3的正極輸入端與功率開關(guān)管Ql的漏極連接；第二個(gè)RCD吸收電路包括電容C4、電阻R4、二極管D4，C4 一端與電流檢測(cè)電路的 一端、Q2的源極連接，C4的另一端與D4的負(fù)極輸入端、R4的一端連接，R4的另一端、D4的 正極輸入端與Q2的漏極連接。本實(shí)用新型有益效果在于太陽(yáng)能充電控制器的功率開關(guān)管的電壓尖峰吸收保 護(hù)電路，包括主吸收保護(hù)電路、第二吸收保護(hù)電路，其特征在于主吸收保護(hù)電路一端與太 陽(yáng)能電池的正極輸入端連接，主吸收保護(hù)電路另一端與太陽(yáng)能電池的負(fù)極輸入端連接，第 二吸收保護(hù)電路一端與蓄電池的正極輸入端連接，第二吸收保護(hù)電路另一端與蓄電池的負(fù) 極輸入端連接。本實(shí)用新型采用PWM方式充電時(shí)，主吸收保護(hù)電路快速吸收太陽(yáng)能電池正 極輸入端產(chǎn)生的電壓尖峰，第二吸收保護(hù)電路用來(lái)緩沖蓄電池正極輸入端產(chǎn)生的負(fù)電壓脈 沖，同時(shí)來(lái)吸收功率開關(guān)管關(guān)斷時(shí)在太陽(yáng)能電池正、負(fù)極輸入端之間產(chǎn)生的正電壓尖峰脈 沖，降低了太陽(yáng)能充電控制器的功率開關(guān)管的電壓應(yīng)力，防止功率開關(guān)管被擊穿，同時(shí)也減 小了功率開關(guān)管的功率損耗，功率開關(guān)管工作更安全。

圖1是本實(shí)用新型的電路結(jié)構(gòu)框圖；圖2是本實(shí)用新型的主吸收保護(hù)電路的電路原理圖；[0017]圖3是本實(shí)用新型的第二吸收保護(hù)電路的電路原理圖。附圖標(biāo)記102——太陽(yáng)能電池103——蓄電池104——主吸收保護(hù)電路105——第二吸收保護(hù)電路106——電流檢測(cè)電路107——第一個(gè)RCD吸收電路108——第二個(gè)RCD吸收電路。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明。實(shí)施例1如圖1所示，本實(shí)施例提供一種太陽(yáng)能充電控制器的功率開關(guān)管的電壓尖峰吸收 保護(hù)電路，用作共正極結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)能充電控制器的功率開關(guān)管的保護(hù)電路。包括主吸收保 護(hù)電路104、第二吸收保護(hù)電路105，太陽(yáng)能電池102的正極輸入端S+經(jīng)保險(xiǎn)管F和蓄電池 103的正極輸入端B+連接，蓄電池103的負(fù)極輸入端B-經(jīng)過(guò)電流檢測(cè)電路106和功率管 Q2的源極連接，功率管Q2的漏極和功率開關(guān)管Ql的漏極連接，功率開關(guān)管Ql的源極和太 陽(yáng)能電池102的負(fù)極輸入端S-連接。主吸收保護(hù)電路104 —端與太陽(yáng)能電池102的正極輸入端連接，主吸收保護(hù)電路 104另一端與太陽(yáng)能電池102的負(fù)極輸入端連接。主吸收保護(hù)電路104采用可以快速吸收 正向電壓尖峰的電路拓?fù)洌瑏?lái)吸收功率開關(guān)管Ql關(guān)斷時(shí)在太陽(yáng)能電池102正、負(fù)極輸入端 之間產(chǎn)生的正電壓尖峰脈沖，降低了太陽(yáng)能充電控制器的功率開關(guān)管Ql的電壓應(yīng)力，防止 功率開關(guān)管Ql被擊穿，同時(shí)也減小了功率開關(guān)管Ql的功率損耗，功率開關(guān)管Ql工作更安 全。如圖2所示，本實(shí)施例的主吸收保護(hù)電路104包括電容Cl、電阻R1、二極管Dl ；Cl 負(fù)極輸入端與太陽(yáng)能電池102的負(fù)極輸入端連接，Cl的正極輸入端與Dl的負(fù)極輸入端、Rl 的一端連接；Dl的正極輸入端、Rl的另一端與太陽(yáng)能電池102的正極輸入端連接。主吸收 保護(hù)電路104采用可快速給Cl充電的電路拓?fù)?，利用Cl的快速吸收電壓尖峰的特點(diǎn)，來(lái)吸 收功率開關(guān)管Ql關(guān)斷時(shí)在太陽(yáng)能電池102正、負(fù)極輸入端之間產(chǎn)生的正電壓尖峰脈沖，進(jìn) 而達(dá)到吸收目的。如圖3所示，本實(shí)施例的第二吸收保護(hù)電路105包括電容C2、電阻R2、二極管D2 ； C2負(fù)極輸入端與蓄電池103的負(fù)極輸入端連接，C2的正極輸入端與D2的正極輸入端、R2 的一端連接；D2的負(fù)極輸入端、R2的另一端與蓄電池103的正極輸入端連接。第二吸收保護(hù)電路105采用可快速使C2放電的電路拓?fù)?，利用C2的快速釋放所 存儲(chǔ)能量的特點(diǎn)，來(lái)平抑功率開關(guān)管Ql關(guān)斷時(shí)在蓄電池103正、負(fù)極輸入端之間產(chǎn)生的負(fù) 電壓尖峰脈沖，防止開關(guān)管功率開關(guān)管Ql被擊穿，阻止蓄電池103過(guò)壓或者過(guò)充的現(xiàn)象發(fā) 生，保護(hù)蓄電池103，延長(zhǎng)蓄電池103的使用壽命。本實(shí)施例還包括功率管Q2、電流檢測(cè)電路106，Q2的漏極與功率開關(guān)管Ql的漏極
5連接，Q2的源極與電流檢測(cè)電路106的一端連接，電流檢測(cè)電路106的另一端與蓄電池的 負(fù)極連接，功率開關(guān)管Ql與功率管Q2接成同步整流方式，作用是防止夜間蓄電池向太陽(yáng)能 電池放電。本實(shí)施例還還包括第一個(gè)RCD吸收電路107和第二個(gè)RCD吸收電路108，還包括第 一個(gè)RCD吸收電路107和第二個(gè)RCD吸收電路108，第一個(gè)RCD吸收電路107 —端與功率 開關(guān)管Ql的漏極連接，第一個(gè)RCD吸收電路107另一端與功率開關(guān)管Ql的源極連接，第二 個(gè)RCD吸收電路108 —端Q2的漏極連接，第二個(gè)RCD吸收電路108的另一端與Q2的源極連接。本實(shí)施例的第一個(gè)RCD吸收電路107包括電容C3、電阻R3、二極管D3，C3—端與太 陽(yáng)能電池102的負(fù)極輸入端、功率開關(guān)管Ql的源極連接，C3的另一端與D3的負(fù)極輸入端、 R3的一端連接，R3的另一端、D3的正極輸入端與功率開關(guān)管Ql的漏極連接；第二個(gè)RCD吸 收電路107包括電容C4、電阻R4、二極管D4，C4 一端與電流檢測(cè)電路106的一端、Q2的源 極連接，C4的另一端與D4的負(fù)極輸入端、R4的一端連接，R4的另一端、D4的正極輸入端與 Q2的漏極連接。增加第一個(gè)RCD吸收電路107進(jìn)一步保護(hù)功率開關(guān)管Q1，防止擊穿現(xiàn)象發(fā) 生，增加第二個(gè)RCD吸收電路107進(jìn)一步保護(hù)功率開關(guān)管Q1，防止擊穿現(xiàn)象發(fā)生。本實(shí)施例的太陽(yáng)能電池102的正極輸入端與蓄電池103正極輸入端之間還串接有 保險(xiǎn)管F，當(dāng)主充電回路電流過(guò)大時(shí)，保險(xiǎn)管F斷開，從而進(jìn)一步保護(hù)太陽(yáng)能電池102和蓄電 池 103。本實(shí)用新型的Cl和C2采用容量較大的電解電容，Dl和D2采用快速二極管或肖特 基二極管，電阻Rl和R2采用功率電阻。主吸收保護(hù)電路104和第二吸收保護(hù)電路105的 電壓吸收效果比較好。本實(shí)施例的Rl、R2采用阻值為22歐姆/IOW的功率電阻，Cl、C2具體采用 470uF/200V大小的電容，D1、D2的型號(hào)為RURP1560。最后應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(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)地說(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.太陽(yáng)能充電控制器的功率開關(guān)管的電壓尖峰吸收保護(hù)電路，包括主吸收保護(hù)電 路、第二吸收保護(hù)電路，其特征在于主吸收保護(hù)電路一端與太陽(yáng)能電池的正極輸入端連 接，主吸收保護(hù)電路另一端與太陽(yáng)能電池的負(fù)極輸入端連接，第二吸收保護(hù)電路一端與蓄 電池的正極輸入端連接，第二吸收保護(hù)電路另一端與蓄電池的負(fù)極輸入端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能充電控制器的功率開關(guān)管的電壓尖峰吸收保護(hù)電路， 其特征在于主吸收保護(hù)電路包括電容Cl、電阻R1、二極管Dl ；Cl負(fù)極輸入端與太陽(yáng)能電池的負(fù)極輸入端連接，Cl的正極輸入端與Dl的負(fù)極輸入端、 Rl的一端連接；Dl的正極輸入端、Rl的另一端與太陽(yáng)能電池的正極輸入端連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽(yáng)能充電控制器的功率開關(guān)管的電壓尖峰吸收保護(hù)電路， 其特征在于第二吸收保護(hù)電路包括電容C2、電阻R2、二極管D2 ；C2負(fù)極輸入端與蓄電池的負(fù)極輸入端連接，C2的正極輸入端與D2的正極輸入端、R2 的一端連接；D2的負(fù)極輸入端、R2的另一端與蓄電池的正極輸入端連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的太陽(yáng)能充電控制器的功率開關(guān)管的電壓尖峰吸收保護(hù)電路， 其特征在于還包括功率管Q2、電流檢測(cè)電路，Q2的漏極與功率開關(guān)管Ql的漏極連接，Q2 的源極與電流檢測(cè)電路的一端連接，電流檢測(cè)電路的另一端與蓄電池的負(fù)極連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任意一項(xiàng)所述的太陽(yáng)能充電控制器的功率開關(guān)管的電壓尖峰吸 收保護(hù)電路，其特征在于還包括第一個(gè)RCD吸收電路和第二個(gè)RCD吸收電路，第一個(gè)RCD 吸收電路一端與功率開關(guān)管Ql的漏極連接，第一個(gè)RCD吸收電路另一端與功率開關(guān)管Ql 的源極連接，第二個(gè)RCD吸收電路一端Q2的漏極連接，第二個(gè)RCD吸收電路的另一端與Q2 的源極連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能充電控制器的功率開關(guān)管的電壓尖峰吸收保護(hù)電路， 其特征在于第一個(gè)RCD吸收電路包括電容C3、電阻R3、二極管D3，C3 —端與太陽(yáng)能電池的 負(fù)極輸入端、功率開關(guān)管Ql的源極連接，C3的另一端與D3的負(fù)極輸入端、R3的一端連接， R3的另一端、D3的正極輸入端與功率開關(guān)管Ql的漏極連接；第二個(gè)RCD吸收電路包括電容C4、電阻R4、二極管D4，C4 一端與電流檢測(cè)電路的一端、 Q2的源極連接，C4的另一端與D4的負(fù)極輸入端、R4的一端連接，R4的另一端、D4的正極輸 入端與Q2的漏極連接。
專利摘要本實(shí)用新型涉及太陽(yáng)能控制器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及太陽(yáng)能充電控制器的功率開關(guān)管的電壓尖峰吸收保護(hù)電路，包括主吸收保護(hù)電路、第二吸收保護(hù)電路，主吸收保護(hù)電路一端與太陽(yáng)能電池的正極輸入端連接，另一端與太陽(yáng)能電池的負(fù)極輸入端連接，第二吸收保護(hù)電路一端與蓄電池的正極輸入端連接，另一端與蓄電池的負(fù)極輸入端連接。本實(shí)用新型降低了太陽(yáng)能充電控制器的功率開關(guān)管的電壓應(yīng)力，防止功率開關(guān)管被擊穿，同時(shí)也減小了功率開關(guān)管的功率損耗，功率開關(guān)管工作更安全。
文檔編號(hào)H02H9/04GK201928018SQ20102068956
公開日2011年8月10日 申請(qǐng)日期2010年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月30日
發(fā)明者何思模, 宋青華, 徐海波, 韓軍良 申請(qǐng)人:廣東易事特電源股份有限公司