太陽能充電控制回路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種太陽能為蓄電池充電的控制回路。目前市面上還沒有成熟完善的蓄電池充電保護電路，對蓄電池的充電電量監(jiān)測不及時，容易造成蓄電池的過充縮短使用壽命。本發(fā)明包括太陽能電池板、極性保護二極管D0、電壓比較器、電流比較器、蓄電池充放電控制開關電路。電壓比較器電路是用于充電電壓大小的控制。電流比較器電路是用于充電電流大小的控制。充電控制回路根據(jù)太陽能電池板的強度和蓄電池對充電的需求程度，通過電壓比較器和電流比較器控制電子開關場效應管Q1頻繁切合，以達到控制充電電流和充電電壓的目的。本發(fā)明有效的避免了蓄電池充電的過充問題，大大延長了蓄電池的使用壽命。
【專利說明】太陽能充電控制回路
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及太陽能充電控制回路，涉及一種電路，具體涉及一種太陽能為蓄電池充電的控制回路。
【背景技術】
[0002]所謂的太陽能電池應用，實際上是用太陽能電池板產(chǎn)生的不穩(wěn)定電能，經(jīng)復雜的電流電壓控制，給蓄電池充電，讓蓄電池能相對穩(wěn)定地儲存能量，供負載平穩(wěn)使用。蓄電池是嬌貴設備，充電不當就會減短使用壽命，甚至損壞。因此常規(guī)的恒壓、恒流的充電方法不能達到延長鉛酸蓄電池使用壽命的目的。目前市面上針對太陽能為蓄電池充電的監(jiān)控裝置還未完善成熟，對蓄電池的充電檢測也不及時，仍需要靠人工根據(jù)經(jīng)驗定期定時判定蓄電池是否充滿，很容易造成蓄電池的過充，降低其使用壽命。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種自動監(jiān)測太陽能為蓄電池充電的控制回路，解決了人工檢測蓄電池電量的繁瑣步驟，該電路自動檢測蓄電池電量并控制太陽能充電電壓電流的大小，采用浮充和續(xù)充的方式，電能的轉化效率較高，避免了對蓄電池的過充電，大大延長了蓄電池的使用壽命。
[0004]本發(fā)明電路包括太陽能電池板U0、極性保護二極管D0、太陽能充電控制回路部分、蓄電池充電控制電路。
[0005]極性保護二極管DO的正極連接太陽能電池板UO的正極端，極性保護二極管DO的負極與蓄電池BTl的正極“ + ”相連接。
[0006]太陽能充電控制回路部分包括電壓比較器電路和電流比較器電路，其中:
電壓比較器電路包括第一運算放大器U1A，第一電阻R1、第二電阻R2、第一動臂取樣電阻RW1、第一二極管D1、第一穩(wěn)壓元件DW1、第一電解電容Cl。第一穩(wěn)壓元件DWl的Vin輸入端和第一電阻Rl的一端均與蓄電池BTl的正極“ + ”相連，第一穩(wěn)壓元件DWl的Gnd地端、第一電解電容Cl的負極、第二電阻R2的一端連接成公共端與蓄電池BTl的負極地相連，第一穩(wěn)壓元件DWl的Vout輸出端和第一電解電容Cl的正極連接到第一運算放大器UlA的同相輸入端。第一電阻Rl的另一端連接到第一動臂取樣電阻RWl的一端,第一動臂取樣電阻RWl的另一端與第二電阻R2的另一端連接，第一動臂取樣電阻RWl的動臂端輸出作為第一運算放大器UlA的反相輸入端。第一運算放大器UlA的輸出端連到第一二極管Dl的負極，第一二極管Dl的正極連接到場效應管Ql的控制極G端。蓄電池BTl的正極端電壓“ + ”為UlA提供正電壓，太陽能電池UO的負極地電壓為UlA提供負電壓。
[0007]電流比較器電路包括第二運算放大器U1B、第三運算放大器U1C，第二穩(wěn)壓元件DW2，第二電解電容C2，第二二極管D2，第三電阻R3和第二動臂取樣電阻RW2。第二穩(wěn)壓元件DW2的Vin輸入端連接到蓄電池BTl的正極“ + ”，第二穩(wěn)壓元件DW2的地端Gnd、第二電解電容C2的負極、第三電阻R3的一端和第二動臂取樣電阻RW2的一端一起相連接作為公共端連接到太陽能電池UO的負極地端。第二穩(wěn)壓元件DW2的Vout輸出端跟第二電解電容C2的正極一起連接作為第二運算放大器UlB的同相輸入端，第二運算放大器UlB的輸出端連接到第二二極管D2的負極，第二二極管D2的正極端連接到場效應管Ql的控制極G端。第二運算放大器UlB的反相輸入端、第三運算放大器UlC的輸出端、第二動臂取樣電阻RW2的另一端連接到一起。第三運算放大器UlC的同相輸入端與第三電解電容C3的負極、場效應管Ql的源極S端、第三電阻R3的另一端連接起來。第三運算放大器UlC的反相輸入端與第二動臂取樣電阻RW2的動臂端相連。蓄電池BTl的正極端電壓“+”為第二運算放大器U1B、第三運算放大器UlC提供正電壓，太陽能電池UO的負極地電壓為第二運算放大器U1B、第三運算放大器UlC提供負電壓。
[0008]蓄電池充電控制電路包括一個蓄電池BTl，一個場效應管Ql、第三電解電容C3和第四電阻R4。場效應管Ql的漏極D端與蓄電池BTl的負極地端連接。第四電阻R4的一端和第三電解電容C3的正極均與蓄電池BTl的正極端“ + ”相連，第四電阻R4的另一端接到場效應管Ql的控制極G端。
[0009]本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明電路的優(yōu)點在于搭建模擬電路自動監(jiān)測蓄電池的剩電量，通過電子開關自動控制太陽能電池對蓄電池的浮充。避免了人工檢查蓄電池電量的冗余步驟，因為采用硬件電路實時監(jiān)控，對于蓄電池電路的反應十分迅速，有效實時的比較蓄電池的剩電量，避免蓄電池的過度充電，極大延緩蓄電池的使用壽命。本發(fā)明采用的元器件成熟可靠、成本低廉、來源豐富。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明具體電路圖。
【具體實施方式】
[0011]下面結合附圖對本發(fā)明作進一步的說明。
[0012]如圖1所示太陽能充電控制回路包括太陽能電池板U0、極性保護二極管D0、太陽能充電控制回路部分、蓄電池充電控制電路。
[0013]太陽能電池UO的正極連接到極性保護二極管DO的正極，DO的負極與蓄電池BTl的正極“ + ”相連接。極性保護二極管DO用作全電路的極性保護，防止輸入極性接反時損傷電路元件。萬一輸入回路短路，DO也會因兩端電壓反置而阻止蓄電池BTl短路放電。由于普通整流二極管有0.5(TlV的壓降，這對太陽能電池板UO來說是個很大的壓降損失，為此本裝置極性保護二極管DO采用了低功耗低壓降的ΙΝ5822整流二極管，克服了普通二極管的缺陷。
[0014]太陽能充電控制回路部分包括電壓比較器電路和電流比較器電路。
[0015]其中電壓比較器電路包括第一運算放大器U1A，第一電阻R1、第二電阻R2、第一動臂取樣電阻RW1、第一二極管D1、第一穩(wěn)壓元件DW1、第一電解電容Cl。電壓比較器電路是用于充電電壓大小的控制。第一運算放大器UlA是電壓比較器電路的核心器件。在此處將UlA按開環(huán)方式使用，可以實現(xiàn)快速比較功能。開環(huán)狀態(tài)下的運算放大器，只要其正輸入端電壓略高于負輸入端，輸出便為正，反之輸出便為負，響應極為迅速。第一穩(wěn)壓元件DWl的Vout輸出端以及第一電解電容Cl的正極一起連接到UlA的正輸入端來作為參考基準電壓輸入，此處DWl采用低功耗高穩(wěn)定度的穩(wěn)壓元件HT系列來提供參照基準電壓，DWl的Vin輸入端與蓄電池BTl的正極“ + ”相連。第一電解電容Cl的加入可以使DWl的輸出更為穩(wěn)定。第一電阻Rl的一端與蓄電池BTl的正極相連，另一端連接到第一動臂取樣電阻RWl的一端，第二電阻R2的一端與RWl的另一端連接，Rffl是蓄電池電壓的取樣電阻，從蓄電池BTl的兩端取得反饋電壓，在RWl的動臂端上取出采樣分壓來作為第一運算放大器UlA的反相輸入電壓。由于該電壓比較器用于蓄電池BTl電壓的監(jiān)視，所以第一穩(wěn)壓元件DWl的Gnd地端、第一電解電容Cl的負極還有第二電阻R2的另一端都跟蓄電池BTl的負極地相連。UlA的輸出端連到第一二極管Dl的負極，Dl的正極連接到電子開關場效應管Ql的控制極G端。圖1中用N溝道的場效應管Ql做電子開關，當Ql的控制極G端對源極S端的電壓>3V時，Ql導通，蓄電池處于被充電狀態(tài)。反之Ql截止，蓄電池停止充電?？刂齐娮娱_關Ql的控制極G端電位，便可控制蓄電池BTl的充電與否。當?shù)谝粍颖廴与娮鑂Wl處的采樣分壓高于第一運算放大器UlA正輸入端基準電壓時，UlA的輸出迅速為低,經(jīng)第一二極管Dl的下拉，電子開關Ql的控制極也為低，Ql迅速截止，此時充電電路斷開，蓄電池BTl停止充電。此后的蓄電池電壓會因放電而緩慢下降，RWl的取樣分壓也會按比例下降。當該取樣電壓低于UlA正輸入端基準電壓時，UlA輸出迅速為高，電子開關Ql因控制極為高而迅速導通，此時供電電路閉合，蓄電池又開始被充電，蓄電池的電壓隨之漸漸上升，第一動臂取樣電阻RWl的采樣分壓端也跟著升壓。當RWl的取樣分壓高于UlA正輸入端基準電壓時，UlA的輸出又迅速下跳，電子開關Ql也跟著迅速截止，充電電路又斷開，如此周而復始，蓄電池BTl的充電電壓會被精確地控制在一個設定的值上。
[0016]電流比較器電路包括第二運算放大器U1B、第三運算放大器U1C，第二穩(wěn)壓元件DW2，第二電解電容C2，第二二極管D2，第三電阻R3和第二動臂取樣電阻RW2。電流比較器電路是用于充電電流大小的控制。在該電路中取第二運算放大器UlB做比較器。第二穩(wěn)壓元件DW2的Vin輸入端連接到蓄電池BTl的正極“ + ”，DW2的Vout輸出端跟第二電解電容C2的正極一起連接作為UlB的同相輸入端，該同相輸入端作為電流比較器電路的參照基準電位。其中C2作為第二穩(wěn)壓元件DW2的濾波器。由于本電流比較器是以太陽能電池板UO的負極地端為參照點進行充電電流的監(jiān)測，所以第二穩(wěn)壓元件DW2的Gnd地端、第二電解電容C2的負極、第三電阻R3的一端和第二動臂取樣電阻RW2的一端均連接到太陽能電池板UO的負極地端。第二運算放大器UlB的反相輸入端、第三運算放大器UlC的輸出端、第二動臂取樣電阻RW2的一端連接到一起。UlC的同相輸入端與第三電解電容C3的負極、場效應管Ql的源極S端和第三電阻R3的一端連接起來。UlC的反相輸入端與RW2的動臂端相連。電流負反饋信號取自第三電阻R3，太陽能電池板UO對蓄電池BTl的充電電流經(jīng)R3入地，R3兩端的電壓降與充電電流的大小成正比。將第三運算放大器UlC接成普通的負反饋正向線性放大器，對R3兩端的電壓進行放大后，傳送到第二運算放大器UlB的負輸入端。當UlB負輸入端的電壓高于正端的基準電壓時，UlB輸出迅速變負，場效應管Ql隨即截止，蓄電池BTl停止充電，R3兩端即刻失去電壓，第三運算放大器UlC的輸出立即歸0，UlB因正輸入端電壓高于負輸入端，所以其輸出立即變高，場效應管Ql隨即導通，蓄電池BTl又開始充電，可一充電又導致UlB的輸出迅速變低，Ql又截止。如此頻繁振蕩，蓄電池BTl獲得了一定額度的平均充電電流，電流大小由第三運算放大器UlC的放大倍數(shù)決定，調節(jié)第二動臂取樣電阻RW2可改變UlC的放大倍數(shù)，從而達到充電電流大小的控制。第三電阻R3的阻值不能太大，否則會過度增加電路的內部功耗，影響太陽能電池板的效率。
[0017]蓄電池充電控制電路包括一個蓄電池BTl，一個場效應管Ql、第四電阻R4和第三電解電容C3。場效應管Ql的漏極D端與蓄電池BTl的負極地端連接。第四電阻R4的一端、第三電解電容C3的正極與蓄電池BTl的正極端“ + ”相連。由于第一運算放大器UlA按開環(huán)方式使用，其靈敏度極高，電子開關Ql細微的輸出紋波就會受到UlA的調節(jié)，加上第三電解電容C3的濾波，蓄電池可以獲得非常平穩(wěn)供電電壓，即使拆除蓄電池，Ql的輸出照樣平穩(wěn)。
【權利要求】
1.太陽能充電控制回路，包括太陽能電池板U0、極性保護二極管DO、太陽能充電控制回路部分、蓄電池充電控制電路，其特征在于: 極性保護二極管DO的正極連接太陽能電池板UO的正極端，極性保護二極管DO的負極與蓄電池BTl的正極“ + ”相連接； 太陽能充電控制回路部分包括電壓比較器電路和電流比較器電路，其中: 電壓比較器電路包括第一運算放大器U1A，第一電阻R1、第二電阻R2、第一動臂取樣電阻RW1、第一二極管D1、第一穩(wěn)壓元件DW1、第一電解電容Cl ;第一穩(wěn)壓元件DWl的Vin輸入端和第一電阻Rl的一端均與蓄電池BTl的正極“ + ”相連，第一穩(wěn)壓元件DWl的Gnd地端、第一電解電容Cl的負極、第二電阻R2的一端連接成公共端與蓄電池BTl的負極地相連，第一穩(wěn)壓元件DWl的Vout輸出端和第一電解電容Cl的正極連接到第一運算放大器UlA的同相輸入端；第一電阻Rl的另一端連接到第一動臂取樣電阻RWl的一端，第一動臂取樣電阻RWl的另一端與第二電阻R2的另一端連接，第一動臂取樣電阻RWl的動臂端輸出作為第一運算放大器UlA的反相輸入端；第一運算放大器UlA的輸出端連到第一二極管Dl的負極，第一二極管Dl的正極連接到場效應管Ql的控制極G端；蓄電池BTl的正極端電壓“ + ”為UlA提供正電壓，太陽能電池UO的負極地電壓為UlA提供負電壓； 電流比較器電路包括第二運算放大器U1B、第三運算放大器U1C，第二穩(wěn)壓元件DW2，第二電解電容C2，第二二極管D2，第三電阻R3和第二動臂取樣電阻RW2 ;第二穩(wěn)壓元件DW2的Vin輸入端連接到蓄電池BTl的正極“ + ”，第二穩(wěn)壓元件DW2的地端Gnd、第二電解電容C2的負極、第三電阻R3的一端和第二動臂取樣電阻RW2的一端一起相連接作為公共端連接到太陽能電池UO的負極地端；第二穩(wěn)壓元件DW2的Vout輸出端跟第二電解電容C2的正極一起連接作為第二運算放大器UlB的同相輸入端，第二運算放大器UlB的輸出端連接到第二二極管D2的負極，第二二極管D2的正極端連接到場效應管Ql的控制極G端；第二運算放大器UlB的反相輸入端、第三運算放大器UlC的輸出端、第二動臂取樣電阻RW2的另一端連接到一起；第三運算放大器UlC的同相輸入端與第三電解電容C3的負極、場效應管Ql的源極S端、第三電阻R3的另一端連接起來；第三運算放大器UlC的反相輸入端與第二動臂取樣電阻RW2的動臂端相連；蓄電池BTl的正極端電壓“ + ”為第二運算放大器U1B、第三運算放大器UlC提供正電壓，太陽能電池UO的負極地電壓為第二運算放大器U1B、第三運算放大器UlC提供負電壓； 蓄電池充電控制電路包括一個蓄電池BTl，一個場效應管Ql、第三電解電容C3和第四電阻R4;場效應管Ql的漏極D端與蓄電池BTl的負極地端連接；第四電阻R4的一端和第三電解電容C3的正極均與蓄電池BTl的正極端“+”相連，第四電阻R4的另一端接到場效應管Ql的控制極G端。
【文檔編號】H02J7/00GK103457315SQ201310315754
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年7月25日 優(yōu)先權日:2013年7月25日
【發(fā)明者】楊成忠, 朱亞萍, 劉文亮 申請人:杭州電子科技大學