本實用新型一種充電器電路，特別是一種家用多檔位太陽能充電器電路。

背景技術：

目前市場上擁有的太陽能充電器大多數都具有以下缺點：

1、功能單一。大部份太陽能充電器大多數都只能對一定電壓的進行供電，比如5V，功能欠佳。

2、成本較高。

3、電路結構復雜。

4、缺乏自動化控制。

技術實現要素：

本申請在研究各充電器的工作原理的基礎上，對現有電路的缺點進行改進，提供一種家用多檔位太陽能充電器電路，利用太陽能電池板單一供能或者串聯供能，通過撥動開關可以選擇不同的輸出電壓以實現對不同充電對象(如手機、電動車等蓄電池)的實際情況等進行充電，以實現不同蓄電池的充電，克服上述現有技術的不足之處。

本實用新型采取的技術方案是：一種家用多檔位太陽能充電器電路，包括太陽能電池板、蓄電池，該電路還包括充電控制和調節(jié)電路、充電保護電路和防止電流反向保護電路；

所述蓄電池的正極通過防止電流反向保護電路與太陽能電池板的正極連接，蓄電池的負極與太陽能電池板的負極連接；

充電控制和調節(jié)電路的一端與太陽能電池板的正極連接，其另一端與太陽能電池板的負極連接；

充電保護電路的一端與太陽能電池板的正極連接，其另一端與太陽能電池板的負極連接。

其進一步的技術方案是：該電路還包括傳感器模塊、微處理器模塊和電機控制模塊；

所述蓄電池分別與傳感器模塊、微處理器模塊和電機控制模塊相連接，用于給各模塊提供電源；

所述傳感器模塊與微處理器模塊連接，用于實時采集環(huán)境的太陽直射光強和太陽能電池板電壓輸出，并傳送到微處理器模塊；

所述電機控制模塊與微處理器模塊連接，受控于微處理器模塊發(fā)出的控制信號，并通過電機驅動太陽能電池板隨著光照而轉動；

所述微處理器模塊，用于接收傳感器模塊傳來的信號并進行處理，根據處理結果判斷此時太陽能板是否有太陽直射，并發(fā)出控制信號給電機控制模塊。

其更進一步的技術方案是：所述太陽能電池板有兩塊，分別為太陽能電池板SC1和太陽能電池板SC2；所述太陽能電池板SC1通過單刀雙擲開關與太陽能電池板SC2連接；所述單刀雙擲開關的活動端與太陽能電池板SC1的正極連接，單刀雙擲開關的一個不動端與太陽能電池板SC2的負極連接，單刀雙擲開關的另一個不動端與太陽能電池板SC2的正極連接；所述蓄電池的正極與電路的供電電壓端VCC連接，蓄電池的負極與太陽能電池板SC1的負極連接；太陽能電池板SC1的負極接地。

所述充電控制和調節(jié)電路包括電阻R1、電阻R2、電阻R3、電位器R4、電容C2和并聯集成電路，所述電位器R4的一端通過與電阻R1串聯與太陽能電池板SC2的正極連接，電位器R4的另一端與并聯集成電路的參考端連接；電阻R2的一端與電容C2的正極連接后與并聯集成電路的參考端連接，電阻R2的另一端與電容C2的負極連接后與太陽能電池板SC1的負極連接；所述并聯集成電路的負極通過電阻R3與太陽能電池板SC2的正極連接，并聯集成電路的正極與太陽能電池板SC1的負極連接。

所述充電保護電路包括電阻R5、電阻R6、電阻R7、PNP型三極管和一個旋鈕開關，所述旋鈕開關的動觸點與PNP型三極管的集電極連接，旋鈕開關的第一靜觸點與電阻R5連接后與太陽能電池板SC1的負極連接，旋鈕開關的第二靜觸點與電阻R6連接后與太陽能電池板SC1的負極連接，旋鈕開關的第三靜觸點與電阻R7連接后與太陽能電池板SC1的負極連接；所述PNP型三極管的發(fā)射極與太陽能電池板SC2的正極連接，PNP型三極管的基極與并聯集成電路的負極連接。

所述防止電流反向保護電路采用穩(wěn)壓二級管，穩(wěn)壓二級管的陽極與太陽能電池板SC2的正極連接，其陰極與電路的供電電壓端VCC連接。

所述太陽能電池板兩端還并聯有電容C1。

每塊太陽能電池板開路的電壓為18V，短路電流最大值為500mA。

所述并聯集成電路采用TL431AC芯片的集成電路；所述PNP型三極管采用TIP30B型號的晶體管；所述穩(wěn)壓二級管采用1N5818肖特基二極管。

在充電保護電路上安裝散熱片。

由于采取上述技術方案，本實用新型之一種家用多檔位太陽能充電器電路具有如下有益效果：

1、本實用新型的電路可以滿足目前手機、電動車等蓄電池的充電需要；

本實用新型的一種家用多檔位太陽能充電器電路的太陽能電池板S有兩塊，分別為太陽能電池板SC1和太陽能電池板SC2；所述單刀雙擲開關SW1的活動端1與太陽能電池板SC1的正極連接，單刀雙擲開關SW1的一個不動端3與太陽能電池板SC2的負極連接，單刀雙擲開關SW1的另一個不動端2與太陽能電池板SC2的正極連接；本實用新型利用兩塊太陽能電池板通過單刀雙擲開關SW1選擇單一供能或者串聯供能，通過撥動單刀雙擲開關SW1可以選擇不同的輸出電壓，以實現對不同充電對象(如手機、電動車等蓄電池)的實際情況等進行充電，具有多用途性。目前本實用新型可以實現5V、12V和24V的蓄電池的充電。

2、本實用新型的電路所需要的元件少，成本低，效率較高，具有安全可靠、維護簡便，性價比高的特點；并且?guī)в谐潆娺^充保護，有效延長待充蓄電池壽命，使用安全，具體有：

(1)、本實用新型的電路通過手動的方式旋轉旋鈕開關SW2選擇不同的電阻用于保護電路，在對不同容量的蓄電池進行充電時，保證蓄電池有效的充電和保護電路。

(2)、本實用新型增加充電控制和調節(jié)電路，可以調節(jié)電位器R4的電阻值調整蓄電池充滿的電壓值使得電路用途更廣。

(3)、本實用新型電路中的充電保護電路和防止電流反向保護電路(穩(wěn)壓二極管D)，在夜間防止反向電流流進穩(wěn)壓電路，具有保護作用。

(4)、在充電保護電路B上適當加裝散熱片，當電流產生過高熱量時能加快熱量進行散發(fā)，保護了電路。

3、本實用新型的電路還包括傳感器模塊、微處理器模塊和電機控制模塊，利用傳感器模塊(光強和電壓傳感器)實時采集環(huán)境的直射光強和太陽能電池板輸出的電壓信號傳給微處理器模塊，微處理器模塊判斷此時太陽能電池板是否有太陽直射，并以此控制電機控制模塊電路，通過控制電機控制模塊驅動電機的正反轉使安裝在電機上的太陽能電池板隨著光照而轉動，以達到不斷獲取光照的效果，更大程度上保證太陽能充電器的工作時間，實現自動化控制。

4、本實用新型的電路無須消耗燃料，低碳環(huán)保：太陽能作為一種可再生資源具有取之不盡、用之不竭和清潔安全等特點，太陽能充電器作為未來充電器具有廣闊的應用前景。

下面，結合附圖和實施例對本實用新型之一種家用多檔位太陽能充電器電路的技術特征作進一步說明。

附圖說明

圖1：實施例一之一種家用多檔位太陽能充電器電路原理圖；

圖2：實施例二之一種家用多檔位太陽能充電器電路功能框圖；

圖3：實施例二之光強傳感器電路原理圖；

圖4：實施例二之電壓傳感器電路原理圖；

圖5：實施例二之微處理器模塊電路原理圖和電機控制模塊電路原理圖；

圖6：微處理模塊控制流程圖。

圖中：

A-充電控制和調節(jié)電路，B-充電保護電路，BT-蓄電池，S-太陽能電池板，E-微處理模塊，F-電機控制模塊，G-傳感器模塊，U-并聯穩(wěn)壓集成電路，Q-PNP型三極管，H-防止電流反向保護電路；SW1-單刀雙擲開關，旋鈕開關SW2，1-單刀雙擲開關的活動端，2、3-單刀雙擲開關的不動端，4-旋鈕開關的動觸點，5-旋鈕開關的第一靜觸點，6-旋鈕開關的第二靜觸點，7-旋鈕開關的第三靜觸點。

具體實施方式

實施例一：

如圖1所示，一種家用多檔位太陽能充電器電路，包括太陽能電池板S、蓄電池BT，充電控制和調節(jié)電路A、充電保護電路B和防止電流反向保護電路H；

所述太陽能電池板S有兩塊，分別為太陽能電池板SC1和太陽能電池板SC2；每塊太陽能電池板開路的電壓為18V，短路電流最大值為500mA；太陽能電池板SC1和太陽能電池板SC2通過一個單刀雙擲開關SW1進行連接，實現太陽能電池板單一供電或是串聯供電；所述單刀雙擲開關SW1的活動端1與太陽能電池板SC1的正極連接，單刀雙擲開關SW1的一個不動端3與太陽能電池板SC2的負極連接，單刀雙擲開關SW1的另一個不動端2與太陽能電池板SC2的正極連接；太陽能電池板SC1的負極接地。

所述充電控制和調節(jié)電路A包括電阻R1、電阻R2、電位器R4、電容C2和并聯集成電路U，所述電位器R4的一端通過與電阻R1串聯與太陽能電池板SC2的正極連接，電位器R4的另一端與并聯集成電路U的參考端r連接；電阻R2的一端與電容C2的正極連接后與并聯集成電路U的參考端r連接，電阻R2的另一端與電容C2的負極連接后與太陽能電池板SC1的負極連接；所述并聯集成電路U的負極k通過電阻R3與太陽能電池板SC2的正極連接，并聯集成電路U的正極a與太陽能電池板SC1的負極連接。

所述充電保護電路B包括電阻R5、電阻R6、電阻R7、PNP型三極管Q和一個旋鈕開關SW2，所述旋鈕開關SW2的動觸點4與PNP型三極管Q的集電極c連接，旋鈕開關SW2的第一靜觸點5與電阻R5連接后與太陽能電池板SC1的負極連接，旋鈕開關SW2的第二靜觸點6與電阻R6連接后與太陽能電池板SC1的負極連接，旋鈕開關SW2的第三靜觸點7與電阻R7連接后與太陽能電池板SC1的負極連接；所述PNP型三極管Q的發(fā)射極e與太陽能電池板SC2的正極連接，PNP型三極管Q的基極b與并聯集成電路U的負極k連接；在充電保護電路B上可以適當安裝散熱片，即可以在PNP型晶體管Q和負載電阻上安裝，以便防止電流過大產生過高熱量時而燒壞器件并能加快熱量散發(fā)，可以起到保護電路的作用。

所述防止電流反向保護電路H采用穩(wěn)壓二級管D，穩(wěn)壓二級管D的陽極與太陽能電池板SC2的正極連接，其陰極與電路的供電電壓端VCC連接。

所述蓄電池BT的正極與電路的供電電壓端VCC連接，蓄電池BT的負極與太陽能電池板SC1的負極連接。

作為本實施例的一種變換，所述太陽能電池板的兩端還可以并聯一個電容C1，可以對太陽能電池板輸出的電壓起到穩(wěn)壓的作用；所述太陽能電池板SC2的正極與電容C1的正極連接，電容C1的負極與太陽能電池板SC1的負極連接。

本實施例中的所述并聯集成電路U優(yōu)選采用TL431AC芯片的集成電路；所述PNP型三極管Q優(yōu)選采用TIP30B型號的晶體管；所述穩(wěn)壓二級管D優(yōu)選采用1N5818肖特基二極管；電容C1的耐壓值為25V、容量為100nF的有極性電容；電容C2可采用的耐壓值為25V、容量為100nF的有極性電容；電阻R1的阻值可選為39KΩ；電阻R2的阻值可選為10KΩ。

本實施例的一種家用多檔位太陽能充電器電路的工作過程舉例如下：太陽能電池板在光照的照射下，輸出相應電壓，此電壓經過充電控制和調節(jié)電路和充電保護電路，給蓄電池進行充電。

(1)首先根據電路原理圖(圖1)，計算調整需要的相關電阻和電壓參數值。根據需要充電的蓄電池的容量，分別計算出電阻R5、R6和R7的電阻值R，計算電阻值R的公式如下公式(1)：

其中：R或是R5的阻值，或是R6的阻值，或是R7的阻值；BAT_{Nominal value}是蓄電池BT正常值的電壓，I_max是電路中的最大的電流值，即太陽能電池板的短路電流，即500mA。

(2)其次調整電路中的電位器R4，即調整TL431AC芯片輸入引腳(參考電壓端r)的輸入電壓，直到TIB30B導通為止。計算可變電阻Rx的電阻值的公式如下公式(2)：

其中Rx是電位器R4(可變電阻)的部分值，BAT_max是蓄電池BT的最大電壓值(即蓄電池充滿電時的電壓)，V_{input-TL431AC}是TL431AC芯片的輸入電壓等于2.5V，R3的電阻值為1.5KΩ，R4的電阻值為20KΩ。

(3)接入待充的蓄電池BT，根據所要充電的蓄電池的容量選擇不同的檔位，蓄電池主要有5V、12V和24V的蓄電池。如果蓄電池為5V、12V，可以使用單一太陽能電池板(開路電壓是18V)，把單刀雙擲開關SW1撥到2位置(即單刀雙擲開關SW1的活動端1與不動端2接通)，如果是24V蓄電池，需要串聯兩塊電池板，把單刀雙擲開關SW1撥到3位置(即單刀雙擲開關SW1的活動端1與不動端3接通)。同時，旋鈕開關SW2也跟著變化。5V蓄電池時，旋鈕開關SW2旋轉到7位置(即旋鈕開關SW2的動觸點4與第三靜觸點7接通)，12V蓄電池時，開關SW2旋轉到6位置(即旋鈕開關SW2的動觸點4與第二靜觸點6接通)，24V蓄電池時，開關SW2旋轉到5位置(即旋鈕開關SW2的動觸點4與第一靜觸點5接通)，以適應不同的充電電壓，避免被燒壞。

(4)電路接好后，電流從太陽能電池板流出，通過IN5818肖特基二極管給蓄電池充電。

(5)隨著時間的推移，蓄電池兩端的電壓升高，當蓄電池達到浮充設定值時，同時也達到TL431AC的輸入電壓調節(jié)點(即達到TIP30B導通的電壓)時，TIP30B導通。

(6)TIP30B導通，充電保護電路將消耗所有的太陽能電量，這是由于TIP30B連接R5或R6或R7的電阻到太陽能電池板兩端，可以將過剩的充電電流轉移到R5或R6或R7負載電阻，以保持恒定的電壓，消耗部分的能量，從而起到充電過充保護的作用；此時充電保護電路消耗掉的太陽能電源，將產生熱量，通過安裝散熱片加速散熱。

(7)當太陽光偏移，太陽能電池板輸出的電壓低于蓄電池兩端的電壓，由于設置有防止電流反向保護電路H，防止蓄電池的電流反向流進穩(wěn)壓電路，起到了保護電路的作用。

實施例二：

一種家用多檔位太陽能充電器電路，與實施例一的電路基本相同，它們的區(qū)別在于，本實施例的電路還包括傳感器模塊、微處理器模塊和電機控制模塊(參見圖2)；本實施例的電路具體的包括包括太陽能電池板S、蓄電池BT，充電控制和調節(jié)電路A、充電保護電路B、電容C1、一個單刀雙擲開關SW1、防止電流反向保護電路H、傳感器模塊、微處理器模塊和電機控制模塊；

所述太陽能電池板S有兩塊，分別為太陽能電池板SC1和太陽能電池板SC2；每塊太陽能電池板開路的電壓為18V，短路電流最大值為500mA；所述單刀雙擲開關SW1的活動端1與太陽能電池板SC1的正極連接，單刀雙擲開關SW1的一個不動端3與太陽能電池板SC2的負極連接，單刀雙擲開關SW1的另一個不動端2與太陽能電池板SC2的正極連接；

所述充電控制和調節(jié)電路A包括電阻R1、電阻R2、電位器R4、電容C2和并聯集成電路U，所述電位器R4的一端通過與電阻R1串聯與太陽能電池板SC2的正極連接，電位器R4的另一端與并聯集成電路U的參考端r連接；電阻R2的一端與電容C2的正極連接后與并聯集成電路U的參考端r連接，電阻R2的另一端與電容C2的負極連接后與太陽能電池板SC1的負極連接；所述并聯集成電路U的負極k通過電阻R3與太陽能電池板SC2的正極連接，并聯集成電路U的正極a與太陽能電池板SC1的負極連接；

所述充電保護電路B包括電阻R5、電阻R6、電阻R7、PNP型三極管Q和一個旋鈕開關SW2，所述旋鈕開關SW2的動觸點4與PNP型三極管Q的集電極c連接，旋鈕開關SW2的第一靜觸點5與電阻R5連接后與太陽能電池板SC1的負極連接，旋鈕開關SW2的第二靜觸點6與電阻R6連接后與太陽能電池板SC1的負極連接，旋鈕開關SW2的第三靜觸點7與電阻R7連接后與太陽能電池板SC1的負極連接；所述PNP型三極管Q的發(fā)射極e與太陽能電池板SC2的正極連接，PNP型三極管Q的基極b與并聯集成電路U的負極k連接；在充電保護電路B上可以適當安裝散熱片，以便防止電流過大產生過高熱量時而燒壞器件并能加快熱量散發(fā)，可以起到保護電路的作用。

所述防止電流反向保護電路H采用穩(wěn)壓二級管D，穩(wěn)壓二級管D的陽極與太陽能電池板SC2的正極連接，其陰極與電路的供電電壓端VCC連接；

所述蓄電池BT的正極與電路的供電電壓端VCC連接，蓄電池BT的負極與太陽能電池板SC1的負極連接；

所述太陽能電池板SC2的正極還與電容C1的正極連接，電容C1的負極與太陽能電池板SC1的負極連接，太陽能電池板SC1的負極接地。

所述蓄電池BT分別與傳感器模塊、微處理器模塊和電機控制模塊連接，用于各模塊提供電源；

所述傳感器模塊與微處理器模塊連接，該傳感器安裝在太陽能電池板上；用于實時采集環(huán)境的太陽直射光強和太陽能電池板電壓輸出，并傳送到微處理器模塊；

所述電機控制模塊與微處理器模塊連接，受控于微處理器模塊的發(fā)出的控制信號，并通過電機驅動太陽能電池板隨著光照而轉動；所述太陽能電池板安裝在電機上并能隨電機轉動。

所述微處理器模塊，用于接收傳感器模塊傳來的信號并進行處理，根據處理結果判斷此時太陽能板是否有太陽直射，并發(fā)出控制信號給電機控制模塊。

所述傳感器模塊包括光強傳感器和電壓傳感器。

本實施例的微處理器模塊、傳感器模塊與電機控制模塊電路原理圖參見圖3、圖4、圖5；其中，光強傳感器的電路圖如圖3所示，電壓傳感器電路如圖4所示，微處理器模塊與電機控制模塊電路如圖5所示，因為微處理器模塊、傳感器模塊和電機控制模塊電路都是公知技術，所以在此不再贅述它們的工作原理和相互的連接關系。

本實施例的電路系統(tǒng)的控制方法，該方法是傳感器模塊實時采集太陽能電池板上的光照強度和輸出電壓，并將數據傳送至微處理器模塊，微處理器模塊將數據處理后，根據數據處理結果控制電機控制模塊轉運，以適應要求。

上述的電路系統(tǒng)的控制方法包括以下步驟(參見圖6)：

A1、數據采集：

傳感器模塊實時采集太陽能電池板上的光照強度和輸出電壓，并將數據傳送至微處理器模塊。

A2、數據處理：

微處理器模塊接收到傳感器模塊傳輸來的數據后，對數據進行處理，具體內容為：

微處理器模塊根據采集太陽能電池板上的光照強度和輸出電壓，判定此時太陽能電池板是不是正對著太陽。如果不是，則向電機控制模塊發(fā)出相應的信號。

A3、數據傳輸：

微處理器模塊將數據發(fā)送到電機控制模塊上。

A4、電機控制：

電機控制模塊接收到微處理器模塊傳送來的數據，根據數據的情況或發(fā)出指令控制電機的移動，以適應光照的變化。

具體情況如下：

(1)當微處理器工作時，每隔一定時間(1s)會給電機控制模塊發(fā)出旋轉指令和數據采集指令，實時采集光照強度和輸出電壓的數值，并把當前采集光照強度和輸出電壓的數值與上一時刻的光照強度和輸出電壓的數值進行比較，找出光照強度和輸出電壓的數值的最大值，此時說明太陽能電池板實時對準太陽，是最佳的位置。同時，并把一天當中不同時刻的光照強度和輸出電壓的數值的最大值保存并計算出設定的參考值，并把這一參考值作為標準值。這一標準值會隨著季節(jié)或天氣情況而改變。經過長時間的工作，計算出固定的參考值和標準值。

(2)當微處理器模塊接受到的太陽能電池板上的光照強度和輸出電壓的數值大于預先設定的標準值時，微處理器模塊不給電機控制發(fā)出任何指令；這時，太陽能電池板對準了太陽，不需要轉動。

(3)當微處理器模塊接受到的太陽能電池板上的光照強度和輸出電壓的數值小于預先設定的標準值時，微處理器模塊給電機控制模塊發(fā)出自動跟隨太陽光接收方向轉動指令，能夠使太陽能電池板實時對準太陽，提高了太陽能接收功率，有效縮短了電池的充電時間。

(4)當微處理器模塊接收到的太陽能電池板上的光照強度和輸出電壓接近為零時，微處理器模塊給電機控制模塊發(fā)出不工作指令。這時，如果白天蓄電池已充好電沒有取出，夜晚時微處理器模塊會發(fā)出不工作的指令不讓電機控制模塊工作，由于傳感器工作功耗比較低，不會消耗蓄電池全部的電量。