一種充放電復(fù)用電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供的一種充放電復(fù)用電路，將充電電路與放電電路整合為一個拓?fù)洌葘?shí)現(xiàn)了高效率的充放電，又簡化了電路結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的充放電復(fù)用電路包括復(fù)合充放電電路、充/放電轉(zhuǎn)換模塊、控制模塊、電源模塊，所述復(fù)合充放電電路通過充/放電轉(zhuǎn)換模塊連接電源/負(fù)載，所述控制模塊分別連接充/放電轉(zhuǎn)換模塊和復(fù)合充放電電路，由控制模塊控制所述充/放電轉(zhuǎn)換模塊選擇所述復(fù)合充放電電路工作于充電通路還是放電通路，所述電源模塊分別連接控制模塊和充/放電轉(zhuǎn)換模塊，分別為控制模塊和充/放電轉(zhuǎn)換模塊提供電源。
【專利說明】—種充放電復(fù)用電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電路，尤其是涉及一種充放電復(fù)用電路。非常適合應(yīng)用于光伏LED照明系統(tǒng)或充放電分時運(yùn)行的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著光伏技術(shù)的發(fā)展和世界經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的需要，太陽能光伏的應(yīng)用已經(jīng)非常的廣泛，特別是從太陽能電池的光伏特性出發(fā)，圍繞太陽能光伏技術(shù)和LED照明技術(shù)，光伏LED照明系統(tǒng)得到廣泛應(yīng)用。光伏LED照明系統(tǒng)一般由太陽能光伏電池板、蓄電池、控制器、LED燈源及其恒流驅(qū)動電路等部分組成，通過太陽能光伏板將太陽能轉(zhuǎn)換為電能存儲到蓄電池中，由蓄電池為整個系統(tǒng)提供電能，在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，需要根據(jù)蓄電池的特性對蓄電池進(jìn)行充電和放電，蓄電池輸出再通過恒流驅(qū)動電路保證LED燈源穩(wěn)定可靠的工作。傳統(tǒng)的可充電電池的使用包括兩部分。第一部分:充電電路加控制電路。第二部分:放電電路加控制電路。由于獨(dú)立工作因此電路各自有一套拓?fù)?，各自一套控制電路。每一類拓?fù)涠加邢喈?dāng)多的器件支持以完成其功能。目前低壓應(yīng)用的光伏LED照明系統(tǒng)的控制器多是采用分立的BUCK電路充電，BOOST電路放電的電路結(jié)構(gòu)，要實(shí)現(xiàn)高效率還需要加同步整流電路，如此一來，電路上用于做高頻開關(guān)的MOSFET數(shù)量眾多、電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、控制器體積龐大、成本聞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種充放電復(fù)用電路，應(yīng)用于光伏LED照明系統(tǒng)或充放電可以分時運(yùn)行的系統(tǒng)，簡化了電路結(jié)構(gòu)，節(jié)約了成本。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0005]一種充放電復(fù)用電路，其特征在于，包括復(fù)合充放電電路、充/放電轉(zhuǎn)換模塊、控制模塊、電源模塊，所述復(fù)合充放電電路通過充/放電轉(zhuǎn)換模塊連接電源/負(fù)載，所述控制模塊分別連接充/放電轉(zhuǎn)換模塊和復(fù)合充放電電路，由控制模塊控制所述充/放電轉(zhuǎn)換模塊選擇所述復(fù)合充放電電路工作于充電通路還是放電通路，所述電源模塊分別連接控制模塊和充/放電轉(zhuǎn)換模塊，分別為控制模塊和充/放電轉(zhuǎn)換模塊提供電源；所述復(fù)合充放電電路包括第一 MOS開關(guān)管Q101、第二 MOS開關(guān)管Q102、電感L101、儲能電容ElOl和E102、檢流電阻RlOl、蓄電池，所述第一 MOS開關(guān)管QlOl和第二 MOS開關(guān)管Q102的柵極均連接控制模塊，第一 MOS開關(guān)管QlOl的源級和第二 MOS開關(guān)管Q102的漏極均連接電感LlOl的一端，電感LlOl的另一端連接儲能電容E102的正極，電容E102的負(fù)極連接第二 MOS開關(guān)管Q102的源極，電容E102的正極和蓄電池正極連接，蓄電池的負(fù)極串聯(lián)檢流電阻RlOl后接地；儲能電容ElOl的正極和負(fù)極分別連接第一 MOS開關(guān)管QlOl的漏級和第二 MOS開關(guān)管Q102的源極；當(dāng)所述復(fù)合充放電電路通過充/放電轉(zhuǎn)換模塊選擇連接電源+與電源-端時，所述第一 MOS開關(guān)管QlOl為PWM降壓充電開關(guān)，所述第二 MOS開關(guān)管Q102為反邏輯PWM同步整流開關(guān)，實(shí)現(xiàn)為蓄電池降壓充電的功能；當(dāng)所述復(fù)合充放電電路通過充/放電轉(zhuǎn)換模塊選擇連接連接負(fù)載+與負(fù)載-端時，所述第二 MOS開關(guān)管Q102為PWM升壓放電開關(guān)，所述第一 MOS開關(guān)管QlOl為反邏輯PWM同步整流開關(guān)，實(shí)現(xiàn)蓄電池升壓放電的功能。
[0006]所述充/放電轉(zhuǎn)換模塊包括第三MOS開關(guān)管Q103、第四MOS開關(guān)管Q104、第五MOS開關(guān)管 Q105、光耦 U131、三極管 Q121，Q122、電阻 R121, R122, R123, R124, R125, R131, R132,R133 ;所述三極管Q122的基極經(jīng)限流電阻R123連接至控制模塊的主控芯片UlOl的1/02端口，三極管Q122的集電極經(jīng)限流電阻R122連接三極管Q121的基極，為三極管Q121提供基極電流；所述三極管Q121的發(fā)射極連接電源模塊的VDDl端，集電極通過柵極電阻R124連接第三MOS開關(guān)管Q103的柵極，為Q103提供柵極驅(qū)動電源；所述Q121連接偏置電阻R121，為Q121關(guān)斷提供可靠上拉偏置；所述柵極電阻R124為Q103提供驅(qū)動路徑且消除柵源間引線電感的高頻寄生振蕩，保證Q103快速可靠導(dǎo)通；所述柵源電阻R125為Q103關(guān)斷時提供柵源電荷泄放通路，保證Q103快速可靠關(guān)斷；所述光耦U131的輸入端連接于控制模塊的主控芯片UlOl的1/03端口與限流電阻R131之間，為Q104、Q105提供開關(guān)控制信號；所述U131輸出端的一端連接于電源模塊的VDD3端，另一端通過柵極電阻R132分別連接第四MOS開關(guān)管Q104、第五MOS開關(guān)管Q105的柵極，所述柵極電阻R132為Q104、Q105提供驅(qū)動路徑且消除柵源間引線電感的高頻寄生振蕩，保證Q104、Q105快速可靠導(dǎo)通；所述柵源電阻R133為Q104、Q105關(guān)斷時提供柵源電荷泄放通路，保證Q104、Q105快速可靠關(guān)斷；當(dāng)主控芯片UlOl的1/01使能信號輸入端口接收到高電平信號時，UlOl的1/03端口將輸出高電平，第四MOS開關(guān)管Q104和第五MOS開關(guān)管Q105將同時導(dǎo)通，UlOl的1/02端口將輸出低電平，第三MOS開關(guān)管Q103將關(guān)斷，因此充電通路被選通，所述復(fù)合充放電電路工作于充電狀態(tài)；當(dāng)UlOl的1/01端口接收到低電平信號時，UlOl的1/03端口將輸出低電平，第四MOS開關(guān)管Q104和第五MOS開關(guān)管Q105將同時關(guān)斷，UlOl的1/02端口將輸出高電平，第三MOS開關(guān)管Q103將導(dǎo)通，因此放電通路被選通,所述復(fù)合充放電電路工作于放電狀態(tài)。
[0007]所述控制模塊包括主控芯片UlOl、MOS驅(qū)動芯片Ul 11、旁路電容Cl 11、阻尼電阻RllU R112,電壓采樣電阻 R161、R162、R171、R172、R181、R182，運(yùn)放 U141、U151,同相輸入電阻R143、R144、R153、R154，反相輸入電阻R141、R151，反饋電阻R142、R152，阻尼電阻R145、R155 ;所述MOS管驅(qū)動芯片Ulll的高邊驅(qū)動輸出端ho連接第一 MOS開關(guān)管QlOl的柵極，低邊驅(qū)動輸出端1連接第二 MOS開關(guān)管Q102的柵極，MOS管驅(qū)動芯片Ul 11的高邊驅(qū)動參考端hs連接第一 MOS開關(guān)管QlOl的源級和第二 MOS開關(guān)管Q102的漏級，所述MOS管驅(qū)動芯片Ulll的hb接VDD2電源，hs接GND2，為第一 MOS開關(guān)管QlOl提供驅(qū)動電源；所述MOS管驅(qū)動芯片Ulll的高邊控制輸入端hi和低邊控制輸入端Ii分別通過阻尼電阻R111、Rl 12連接至主控芯片UlOl的PWMl和PWM2輸出端，為復(fù)合充放電電路提供充電/放電PWM驅(qū)動信號；所述采樣電阻R161、R162采樣電源電壓，經(jīng)過分壓將采樣的電壓信號輸送至主控芯片UlOl的A/D采樣I端口 ；所述采樣電阻R171、R172采樣負(fù)載電壓，經(jīng)過分壓將采樣的電壓信號輸送至主控芯片UlOl的A/D采樣2端口 ；所述采樣電阻R181、R182采樣電池電壓，經(jīng)過分壓將采樣的電壓信號輸送至主控芯片UlOl的A/D采樣5端口 ；主控芯片UlOl通過采樣的電壓信號，產(chǎn)生相應(yīng)的PWM占空比來控制復(fù)合充放電電路工作在降壓充電或升壓放電狀態(tài)；所述集成運(yùn)放U141采樣充電電流信號，所述集成運(yùn)放U141的同相輸入端通過電阻R143連接蓄電池負(fù)極，反相輸入端通過電阻R141連接地，所述集成運(yùn)放U141的輸出端通過阻尼電阻R145連接于UlOl的A/D采樣3端口 ；集成運(yùn)放U141通過R141、R142、R143、R144構(gòu)成的差分放大電路，將流過檢流電阻RlOl的電流轉(zhuǎn)化為電壓信號輸送至UlOl的A/D采樣3端口 ；所述集成運(yùn)放U151采樣負(fù)載電流信號，所述集成運(yùn)放U151的輸出端通過阻尼電阻R155連接于UlOl的A/D采樣4端口 ；集成運(yùn)放U151通過R151、R152、R153、R154構(gòu)成的差分放大電路，將流過檢流電阻RlOl的電流轉(zhuǎn)化為電壓信號輸送至UlOl的A/D采樣4端口 ；所述采樣的充電電流信號和負(fù)載電流信號為復(fù)合充放電電路提供電流控制，控制充電電流和放電電流的大小。
[0008]所述電源模塊包括DC-DC電源U191、低壓差線性穩(wěn)壓器U194，所述DC-DC電源U191從蓄電池兩端取電，將蓄電池電壓轉(zhuǎn)換為VDD1，VDD2，VDD3三路相互隔離的12V電源，VDDl再通過U194轉(zhuǎn)換為VCC5V電源；所述VDDl為MOS驅(qū)動芯片Ulll及第三MOS開關(guān)管Q103的驅(qū)動電路供電，所述VDD2為第一MOS開關(guān)管QlOl的驅(qū)動電路供電，所述VDD3為第四MOS開關(guān)管Q104、第五MOS開關(guān)管Q105的驅(qū)動電路供電，所述VCC電源為U101、運(yùn)放U141、運(yùn)放U151供電。
[0009]本發(fā)明的技術(shù)效果:
[0010]本發(fā)明提供的一種充放電復(fù)用電路，將充電電路與放電電路整合為一個拓?fù)?，既?shí)現(xiàn)了高效率的充放電，又簡化了電路結(jié)構(gòu)；減小了體積，節(jié)約了成本。非常適合應(yīng)用于光伏LED照明系統(tǒng)或充放電可以分時運(yùn)行的系統(tǒng)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明的充放電復(fù)用電路的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖2為本發(fā)明的充放電復(fù)用電路的充/放電轉(zhuǎn)換模塊的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖3為本發(fā)明的充放電復(fù)用電路的控制模塊的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖4為本發(fā)明的充放電復(fù)用電路的電源模塊電路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖5為本發(fā)明充放電復(fù)用電路應(yīng)用于光伏LED照明系統(tǒng)的工作流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施例做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0017]如圖1所示，為本發(fā)明的充放電復(fù)用電路的電路結(jié)構(gòu)示意圖。一種充放電復(fù)用電路，包括復(fù)合充放電電路、充/放電轉(zhuǎn)換模塊、控制模塊、電源模塊，所述復(fù)合充放電電路通過充/放電轉(zhuǎn)換模塊連接電源/負(fù)載，所述控制模塊分別連接充/放電轉(zhuǎn)換模塊和復(fù)合充放電電路，由控制模塊控制所述充/放電轉(zhuǎn)換模塊選擇所述復(fù)合充放電電路工作于充電通路還是放電通路，所述電源模塊分別連接控制模塊和充/放電轉(zhuǎn)換模塊，分別為控制模塊和充/放電轉(zhuǎn)換模塊提供電源；所述復(fù)合充放電電路包括第一 MOS開關(guān)管Q101、第二 MOS開關(guān)管Q102、電感L101、儲能電容ElOl和E102、檢流電阻R101、蓄電池，所述第一 MOS開關(guān)管QlOl和第二 MOS開關(guān)管Q102的柵極均連接控制模塊，第一 MOS開關(guān)管QlOl的源級和第
二MOS開關(guān)管Q102的漏極均連接電感LlOl的一端，電感LlOl的另一端連接儲能電容E102的正極，電容E102的負(fù)極連接第二 MOS開關(guān)管Q102的源極，電容E102的正極和蓄電池正極連接，檢流電阻RlOl連接在蓄電池的負(fù)極與地之間做電流采樣；儲能電容ElOl的正極和負(fù)極分別連接第一 MOS開關(guān)管QlOl的漏級和第二 MOS開關(guān)管Q102的源極；當(dāng)所述復(fù)合充放電電路通過充/放電轉(zhuǎn)換模塊選擇連接電源+與電源-端時，所述第一 MOS開關(guān)管QlOl為PWM降壓充電開關(guān)，所述第二 MOS開關(guān)管Q102為反邏輯PWM同步整流開關(guān)，實(shí)現(xiàn)為蓄電池降壓充電的功能；當(dāng)所述復(fù)合充放電電路通過充/放電轉(zhuǎn)換模塊選擇連接連接負(fù)載+與負(fù)載-端時，所述第二 MOS開關(guān)管Q102為PWM升壓放電開關(guān)，所述第一 MOS開關(guān)管QlOl為反邏輯PWM同步整流開關(guān)，實(shí)現(xiàn)蓄電池升壓放電的功能。
[0018]如圖2所示，為本發(fā)明的充放電復(fù)用電路的充/放電轉(zhuǎn)換模塊的電路結(jié)構(gòu)示意圖。充/放電轉(zhuǎn)換模塊包括第三MOS開關(guān)管Q103、第四MOS開關(guān)管Q104、第五MOS開關(guān)管Q105、光耦 U131、三極管 Q121，Q122、電阻 R121，R122，R123, R124, R125, R131，R132，R133 ;所述三極管Q122的基極經(jīng)限流電阻R123連接至控制模塊的主控芯片UlOl的1/02端口，三極管Q122的集電極經(jīng)限流電阻R122連接三極管Q121的基極，為三極管Q121提供基極電流；所述三極管Q121的發(fā)射極連接電源模塊的VDDl端，集電極通過柵極電阻R124連接第三MOS開關(guān)管Q103的柵極，為Q103提供柵極驅(qū)動電源；所述Q121連接偏置電阻R121，為Q121關(guān)斷提供可靠上拉偏置；所述柵極電阻R124為Q103提供驅(qū)動路徑且消除柵源間引線電感的高頻寄生振蕩，保證Q103快速可靠導(dǎo)通；所述柵源電阻R125為Q103關(guān)斷時提供柵源電荷泄放通路，保證Q103快速可靠關(guān)斷；所述光耦U131的輸入端連接于控制模塊的主控芯片UlOl的1/03端口與限流電阻R131之間，為Q104、Q105提供開關(guān)控制信號；所述U131輸出端的一端連接于電源模塊的VDD3端，另一端通過柵極電阻R132分別連接四MOS開關(guān)管Q104、第五MOS開關(guān)管Q105的柵極，所述柵極電阻R132為Q104、Q105提供驅(qū)動路徑且消除柵源間引線電感的高頻寄生振蕩，保證Q104、Q105快速可靠導(dǎo)通；所述柵源電阻R133為Q104、Q105關(guān)斷時提供柵源電荷泄放通路，保證Q104、Q105快速可靠關(guān)斷；當(dāng)主控芯片UlOl的1/01使能信號輸入端口接收到高電平信號時，UlOl的1/03端口將輸出高電平，第四MOS開關(guān)管Q104和第五MOS開關(guān)管Q105將同時導(dǎo)通，UlOl的1/02端口將輸出低電平，第三MOS開關(guān)管Q103將關(guān)斷，因此充電通路被選通，所述復(fù)合充放電電路工作于充電狀態(tài)；當(dāng)UlOl的1/01端口接收到低電平信號時，UlOl的1/03端口將輸出低電平，第四MOS開關(guān)管Q104和第五MOS開關(guān)管Q105將同時關(guān)斷，UlOl的1/02端口將輸出高電平，第三MOS開關(guān)管Q103將導(dǎo)通，因此放電通路被選通，所述復(fù)合充放電電路工作于放電狀態(tài)。
[0019]充/放電轉(zhuǎn)換模塊中的第三MOS開關(guān)管Q103、第四MOS開關(guān)管Q104，第五MOS開關(guān)管Q105的導(dǎo)通狀態(tài)決定了充/放電轉(zhuǎn)換模塊工作在充電通路還是放電通路，當(dāng)?shù)谌齅OS開關(guān)管Q103關(guān)斷、第四MOS開關(guān)管Q104第五MOS開關(guān)管Q105同時導(dǎo)通時，充/放電轉(zhuǎn)換模塊工作在充電通路；所述第一 MOS開關(guān)管QlOl為PWM降壓開關(guān)，第二 MOS開關(guān)管Q102為同步整流開關(guān)，實(shí)現(xiàn)為蓄電池充電的功能。當(dāng)?shù)谌齅OS開關(guān)管Q103導(dǎo)通、第四MOS開關(guān)管Q104第五MOS開關(guān)管Q105同時關(guān)斷時，充/放電轉(zhuǎn)換模塊工作在放電通路；所述第二 MOS開關(guān)管Q102為PWM升壓開關(guān)，第一MOS開關(guān)管QlOl為同步整流開關(guān)，實(shí)現(xiàn)負(fù)載放電的功能。其中，第三MOS開關(guān)管Q103連接負(fù)載負(fù)端和地作為負(fù)載放電通路的開關(guān)、第四MOS開關(guān)管Q104、第五MOS開關(guān)管Q105連接在電源正端與第一 MOS開關(guān)管QlOl之間作為充電通路的開關(guān)。所述三極管Q122經(jīng)基極限流電阻R123連接至UlOl的1/02端口，為三極管Q121提供基極電流。所述三極管Q121連接VDDl電源和第三MOS開關(guān)管Q103，為Q103提供柵極驅(qū)動電源；所述Q121基極連接限流電阻R122，為Q121導(dǎo)通提供基極電流；所述Q121連接偏置電阻R121，為Q121關(guān)斷提供可靠上拉偏置。所述柵極電阻R124為Q103提供驅(qū)動路徑且消除柵源間引線電感的高頻寄生振蕩，保證Q103快速可靠導(dǎo)通。所述柵源電阻R125為Q103關(guān)斷時提供柵源電荷泄放通路，保證Q103快速可靠關(guān)斷。所述光耦U131連接于UlOl的1/03端口與限流電阻R131之間，為Q104、Q105提供開關(guān)控制信號。所述U131連接于VDD3電源端，為Q104、Q105提供柵極驅(qū)動電源。所述柵極電阻R132為Q104、Q105提供驅(qū)動路徑且消除柵源間引線電感的高頻寄生振蕩，保證Q104、Q105快速可靠導(dǎo)通。所述柵源電阻R133為Q104、Q105關(guān)斷時提供柵源電荷泄放通路，保證Q104、Q105快速可靠關(guān)斷。當(dāng)UlOl的1/01端口接收到來自外部的充電信號時，UlOl的1/03端口將輸出高電平，第四MOS開關(guān)管Q104和第五MOS開關(guān)管Q105將同時導(dǎo)通；U101的1/02端口將輸出低電平，第三MOS開關(guān)管Q103將關(guān)斷，因此充電通路被選通，所述復(fù)合充放電電路工作于充電狀態(tài)。當(dāng)UlOl的1/01端口接收到來自外部的放電信號時，UlOl的1/03端口將輸出低電平，第四MOS開關(guān)管Q104和第五MOS開關(guān)管Q105將同時關(guān)斷；U101的1/02端口將輸出高電平，第
三MOS開關(guān)管Q103將導(dǎo)通，因此放電通路被選通,所述復(fù)合充放電電路工作于放電狀態(tài)。
[0020]如圖3所示，是本發(fā)明的充放電復(fù)用電路的控制模塊的電路結(jié)構(gòu)示意圖。控制模塊包括主控芯片U101、MOS驅(qū)動芯片U111、旁路電容C111、阻尼電阻Rill、R112，電壓采樣電阻1?161、1?162、1?171、1?172、1?181、1?182，運(yùn)放仍41、譏51，同相輸入電阻 R143、R144、R153、R154,反相輸入電阻R141、R151，反饋電阻R142、R152，阻尼電阻R145、R155 ;所述MOS管驅(qū)動芯片Ulll的高邊驅(qū)動輸出端ho連接第一 MOS開關(guān)管QlOl的柵極，低邊驅(qū)動輸出端1連接第二 MOS開關(guān)管Q102的柵極，MOS管驅(qū)動芯片Ulll的高邊驅(qū)動參考端hs連接第一MOS開關(guān)管QlOl的源級和第二 MOS開關(guān)管Q102的漏級，所述MOS管驅(qū)動芯片Ulll的hb接VDD2電源，hs接GND2，為第一 MOS開關(guān)管QlOl提供驅(qū)動電源；所述MOS管驅(qū)動芯片Ulll的高邊控制輸入端hi和低邊控制輸入端Ii分別通過阻尼電阻Rl11、R112連接至主控芯片UlOl的PWMl和PWM2輸出端，為復(fù)合充放電電路提供充電/放電PWM驅(qū)動信號；
[0021]充電電路工作說明: 蓄電池接入后，當(dāng)UlOl的1/01端口接收到高電平且UlOl通過電壓檢測電路檢測到電源電壓大于蓄電池電壓5V時，充/放電轉(zhuǎn)換模塊選通充電通路，Q104、Q105將同時導(dǎo)通，Q103關(guān)斷。UlOl的PWMl端口輸出PWM信號給MOS驅(qū)動芯片Ulll的hi端，由Ulll的ho端輸出一個與PWMl邏輯相同的驅(qū)動信號控制第一 MOS開關(guān)管QlOl做降壓PWM開關(guān)。電源模塊提供VDD2電源給QlOl的驅(qū)動供電。UlOl的PWM2端口輸出一個與PWMl端口邏輯關(guān)系互補(bǔ)且?guī)б欢ㄋ绤^(qū)時間的信號至MOS驅(qū)動芯片Ulll的Ii端，由Ulll的1端輸出一個與PWM2邏輯相同的信號控制第二 MOS開關(guān)管Q102做同步整流。蓄電池電壓檢測，電源電壓檢測為PWMl輸出合適占空比提供依據(jù)，充電電流檢測為充電電路提供準(zhǔn)確的電流控制。
[0022]放電電路工作說明:蓄電池接入后，當(dāng)UlOl的1/01端口接收到低電平，充/放電轉(zhuǎn)換模塊選通放電通路，Q104、Q105將同時關(guān)斷，Q103導(dǎo)通。UlOl的PWM2端口輸出PWM信號給MOS驅(qū)動芯片Ulll的Ii端，由Ulll的1端輸出一個與PWM2邏輯相同的驅(qū)動信號控制第二 MOS開關(guān)管Q102做升壓PWM開關(guān)。UlOl的PWMl端口輸出一個與PWM2端口邏輯關(guān)系互補(bǔ)且?guī)б欢ㄋ绤^(qū)時間的信號至MOS驅(qū)動芯片Ulll的hi端，由Ulll的ho端輸出一個與PWMl邏輯相同的信號控制第一 MOS開關(guān)管QlOl做同步整流。電源模塊提供VDD2電源給QlOl的驅(qū)動供電。蓄電池電壓檢測，負(fù)載電壓檢測為PWM2輸出合適占空比提供依據(jù)，放電電流檢測為放電電路提供準(zhǔn)確的電流控制。
[0023]如圖4所示，是電源模塊電路圖。電源模塊包括DC-DC電源U191、低壓差線性穩(wěn)壓器U194，DC-DC電源U191從蓄電池兩端取電，將蓄電池電壓轉(zhuǎn)換為VDDl，VDD2，VDD3三路相互隔離的12V電源，VDDl再通過U194轉(zhuǎn)換為VCC5V電源；VDD1為MOS驅(qū)動芯片Ulll及第三MOS開關(guān)管Q103的驅(qū)動電路供電，VDD2為第一 MOS開關(guān)管QlOl的驅(qū)動電路供電，VDD3為第四MOS開關(guān)管Q104、第五MOS開關(guān)管Q105的驅(qū)動電路供電，VCC電源為主控芯片U101、運(yùn)放U141、運(yùn)放U151供電。
[0024]如圖5所示，為本發(fā)明的充放電復(fù)用電路應(yīng)用于光伏LED照明系統(tǒng)的工作流程圖。其中電源端為光伏板，負(fù)載端為LED照明設(shè)備。光伏LED照明系統(tǒng)利用白天為蓄電池充電，夜晚蓄電池放電，為LED照明設(shè)備供電。工作過程如下:1)首先進(jìn)行白天/夜晚檢測，白天時，光伏端電壓比蓄電池電壓高，且檢測到光伏電壓大于蓄電池電壓5V時，選通充電通路，光伏板為蓄電池充電；2)晚上時，光伏端電壓下降且光伏電壓小于5V,再檢測維持時間是否大于I分鐘，選通放電通路，蓄電池為負(fù)載放電。
[0025]應(yīng)當(dāng)指出，以上所述【具體實(shí)施方式】可以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更全面地理解本發(fā)明創(chuàng)造，但不以任何方式限制本發(fā)明創(chuàng)造。因此，盡管本說明書和實(shí)施例對本發(fā)明創(chuàng)造已進(jìn)行了詳細(xì)的說明，但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，仍然可以對本發(fā)明創(chuàng)造進(jìn)行修改或者等同替換；而一切不脫離本發(fā)明創(chuàng)造的精神和范圍的技術(shù)方案及其改進(jìn)，其均涵蓋在本發(fā)明創(chuàng)造專利的保護(hù)范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1.一種充放電復(fù)用電路，其特征在于，包括復(fù)合充放電電路、充/放電轉(zhuǎn)換模塊、控制模塊、電源模塊，所述復(fù)合充放電電路通過充/放電轉(zhuǎn)換模塊連接電源/負(fù)載，所述控制模塊分別連接充/放電轉(zhuǎn)換模塊和復(fù)合充放電電路，由控制模塊控制所述充/放電轉(zhuǎn)換模塊選擇所述復(fù)合充放電電路工作于充電通路還是放電通路，所述電源模塊分別連接控制模塊和充/放電轉(zhuǎn)換模塊，分別為控制模塊和充/放電轉(zhuǎn)換模塊提供電源；所述復(fù)合充放電電路包括第一 MOS開關(guān)管Q101、第二 MOS開關(guān)管Q102、電感L101、儲能電容ElOl和E102、檢流電阻RlOl、蓄電池，所述第一 MOS開關(guān)管QlOl和第二 MOS開關(guān)管Q102的柵極均連接控制模塊，第一 MOS開關(guān)管QlOl的源級和第二 MOS開關(guān)管Q102的漏極均連接電感LlOl的一端，電感LlOl的另一端連接儲能電容E102的正極，電容E102的負(fù)極連接第二 MOS開關(guān)管Q102的源極，電容E102的正極和蓄電池正極連接，蓄電池的負(fù)極串聯(lián)檢流電阻RlOl后接地；儲能電容ElOl的正極和負(fù)極分別連接第一 MOS開關(guān)管QlOl的漏級和第二 MOS開關(guān)管Q102的源極；當(dāng)所述復(fù)合充放電電路通過充/放電轉(zhuǎn)換模塊選擇連接電源+與電源-端時，所述第一 MOS開關(guān)管QlOl為PWM降壓充電開關(guān)，所述第二 MOS開關(guān)管Q102為反邏輯PWM同步整流開關(guān)，實(shí)現(xiàn)為蓄電池降壓充電的功能；當(dāng)所述復(fù)合充放電電路通過充/放電轉(zhuǎn)換模塊選擇連接連接負(fù)載+與負(fù)載-端時，所述第二 MOS開關(guān)管Q102為PWM升壓放電開關(guān)，所述第一 MOS開關(guān)管QlOl為反邏輯PWM同步整流開關(guān)，實(shí)現(xiàn)蓄電池升壓放電的功能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的充放電復(fù)用電路，其特征在于，所述充/放電轉(zhuǎn)換模塊包括第三MOS開關(guān)管Q103、第四MOS開關(guān)管Q104、第五MOS開關(guān)管Q105、光耦U131、三極管Q121，Q122、電阻 R121，R122，R123，R124，R125，R131，R132，R133 ;所述三極管 Q122 的基極經(jīng)限流電阻R123連接至控制模塊的主控芯片UlOl的1/02端口，三極管Q122的集電極經(jīng)限流電阻R122連接三極管Q121的基極，為三極管Q121提供基極電流；所述三極管Q121的發(fā)射極連接電源模塊的VDDl端，集電極通過柵極電阻R124連接第三MOS開關(guān)管Q103的柵極，為Q103提供柵極驅(qū)動電源； 所述Q121連接偏置電阻R121，為Q121關(guān)斷提供可靠上拉偏置；所述柵極電阻R124為Q103提供驅(qū)動路徑且消除柵源間引線電感的高頻寄生振蕩，保證Q103快速可靠導(dǎo)通；所述柵源電阻R125為Q103關(guān)斷時提供柵源電荷泄放通路，保證Q103快速可靠關(guān)斷；所述光耦U131的輸入端連接于控制模塊的主控芯片UlOl的1/03端口與限流電阻R131之間，為Q104、Q105提供開關(guān)控制信號；所述U131輸出端的一端連接于電源模塊的VDD3端，另一端通過柵極電阻R132分別連接第四MOS開關(guān)管Q104、第五MOS開關(guān)管Q105的柵極，所述柵極電阻R132為Q104、Q105提供驅(qū)動路徑且消除柵源間引線電感的高頻寄生振蕩，保證Q104、Q105快速可靠導(dǎo)通；所述柵源電阻R133為Q104、Q105關(guān)斷時提供柵源電荷泄放通路，保證Q104、Q105快速可靠關(guān)斷；當(dāng)主控芯片UlOl的1/01使能信號輸入端口接收到高電平信號時，UlOl的1/03端口將輸出高電平，第四MOS開關(guān)管Q104和第五MOS開關(guān)管Q105將同時導(dǎo)通，UlOl的1/02端口將輸出低電平，第三MOS開關(guān)管Q103將關(guān)斷，因此充電通路被選通，所述復(fù)合充放電電路工作于充電狀態(tài)；當(dāng)UlOl的1/01端口接收到低電平信號時，UlOl的1/03端口將輸出低電平，第四MOS開關(guān)管Q104和第五MOS開關(guān)管Q105將同時關(guān)斷，UlOl的1/02端口將輸出高電平，第三MOS開關(guān)管Q103將導(dǎo)通，因此放電通路被選通，所述復(fù)合充放電電路工作于放電狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的充放電復(fù)用電路，其特征在于，所述控制模塊包括主控芯片UlOl、MOS驅(qū)動芯片Ul 11、旁路電容C111、阻尼電阻RllU Rl 12，電壓采樣電阻R161、R162、R171、R172、R181、R182，運(yùn)放 U141、U151，同相輸入電阻 R143、R144、R153、R154,反相輸入電阻R141、R151，反饋電阻R142、R152，阻尼電阻R145、R155 ;所述MOS管驅(qū)動芯片Ulll的高邊驅(qū)動輸出端ho連接第一 MOS開關(guān)管QlOl的柵極，低邊驅(qū)動輸出端1連接第二 MOS開關(guān)管Q102的柵極，MOS管驅(qū)動芯片Ulll的高邊驅(qū)動參考端hs連接第一 MOS開關(guān)管QlOl的源級和第二 MOS開關(guān)管Q102的漏級，所述MOS管驅(qū)動芯片Ulll的hb接VDD2電源，hs接GND2，為第一 MOS開關(guān)管QlOl提供驅(qū)動電源；所述MOS管驅(qū)動芯片Ulll的高邊控制輸入端hi和低邊控制輸入端Ii分別通過阻尼電阻Rl11、R112連接至主控芯片UlOl的PWMl和PWM2輸出端，為復(fù)合充放電電路提供充電/放電PWM驅(qū)動信號；所述采樣電阻R161、R162采樣電源電壓，經(jīng)過分壓將采樣的電壓信號輸送至主控芯片UlOl的A/D采樣I端口 ；所述采樣電阻R171、R172米樣負(fù)載電壓,經(jīng)過分壓將米樣的電壓信號輸送至主控芯片UlOl的A/D采樣2端口 ；所述采樣電阻R181、R182采樣電池電壓，經(jīng)過分壓將采樣的電壓信號輸送至主控芯片UlOl的A/D采樣5端口 ；主控芯片UlOl通過采樣的電壓信號，產(chǎn)生相應(yīng)的PWM占空比來控制復(fù)合充放電電路工作在降壓充電或升壓放電狀態(tài)；所述集成運(yùn)放U141采樣充電電流信號，所述集成運(yùn)放U141的同相輸入端通過電阻R143連接蓄電池負(fù)極，反相輸入端通過電阻R141連接地，所述集成運(yùn)放U141的輸出端通過阻尼電阻R145連接于UlOl的A/D采樣3端口 ；集成運(yùn)放U141通過R141、R142、R143、R144構(gòu)成的差分放大電路，將流過檢流電阻RlOl的電流轉(zhuǎn)化為電壓信號輸送至UlOl的A/D采樣3端口 ；所述集成運(yùn)放U151采樣負(fù)載電流信號，所述集成運(yùn)放U151的輸出端通過阻尼電阻R155連接于UlOl的A/D采樣4端口 ；集成運(yùn)放U151通過R151、R152、R153、R154構(gòu)成的差分放大電路，將流過檢流電阻RlOl的電流轉(zhuǎn)化為電壓信號輸送至UlOl的A/D采樣4端口 ；所述采樣的充電電流信號和負(fù)載電流信號為復(fù)合充放電電路提供電流控制，控制充電電流和放電電流的大小。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的充放電復(fù)用電路，其特征在于，所述電源模塊包括三路隔離輸出的DC-DC電源U191、低壓差線性穩(wěn)壓器U194，所述DC-DC電源U191從蓄電池兩端取電，將蓄電池電壓轉(zhuǎn)換為VDD1，VDD2，VDD3三路相互隔離的12V電源，VDDl再通過U194轉(zhuǎn)換為VCC5V電源；所述VDDl為MOS驅(qū)動芯片Ulll及第三MOS開關(guān)管Q103的驅(qū)動電路供電，所述VDD2為第一 MOS開關(guān)管QlOl的驅(qū)動電路供電，所述VDD3為第四MOS開關(guān)管Q104、第五MOS開關(guān)管Q105的驅(qū)動電路供電，所述VCC電源為主控芯片UlOl、運(yùn)放U141、運(yùn)放U151供電。
【文檔編號】H02J7/00GK103607006SQ201310573132
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年11月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月15日
【發(fā)明者】袁金鋼, 石云烽, 范勁忠, 尋民忠 申請人:中科恒源科技股份有限公司