本實(shí)用新型涉及太陽能技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種短路保護(hù)電路及太陽能路燈系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

太陽能LED路燈系統(tǒng)由太陽能路燈控制器、太陽能電池板、蓄電池及LED路燈組成，隨著太陽能技術(shù)的發(fā)展，太陽能路燈已經(jīng)越來越多的被廣泛應(yīng)用。其中，LED升壓恒流一體的太陽能路燈控制器的保護(hù)功能包括低電壓保護(hù)、過流保護(hù)、短路保護(hù)、過溫保護(hù)、過壓保護(hù)等，短路保護(hù)是太陽能路燈控制器的基本功能之一，尤其是負(fù)載輸出端短路時能否快速有效的保護(hù)控制器本身及蓄電池是衡量太陽能路燈控制器是否合格的一項重要指標(biāo)。太陽能路燈控制器在安裝過程中，如果操作人員首先將蓄電池連接到太陽能路燈控制器上，控制器的負(fù)載輸出端未妥善處理的話，極有可能將負(fù)載輸出端的正負(fù)極短路，由于負(fù)載輸出端的電壓較高(最高可達(dá)60V)，短路瞬間可以產(chǎn)生極大的電流。如果控制器保護(hù)不及時導(dǎo)致短路時間過長的話，有可能會引起電池燃燒，造成火災(zāi)，嚴(yán)重情況還會引起爆炸。

現(xiàn)有技術(shù)中，通常采用在負(fù)載輸出端串聯(lián)一個1～5mΩ的大功率電阻，利用控制器中的單片機(jī)檢測電阻兩端的電壓，如果超過某一設(shè)定值就認(rèn)為負(fù)載短路，同時關(guān)斷負(fù)載輸出端的輸出，從而避免長時間短路。但是負(fù)載輸出端串聯(lián)電阻的方式會增加放電回路的阻抗，影響放電效率。

由此可見，如何當(dāng)負(fù)載輸出端發(fā)生短路時，如何能及時關(guān)斷負(fù)載輸出端的輸出，并且不增加放電回路的阻抗和降低放電效率是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是提供一種短路保護(hù)電路及太陽能路燈系統(tǒng)，用于當(dāng)負(fù)載輸出端發(fā)生短路時，能及時關(guān)斷負(fù)載輸出端的輸出，并且不增加放電回路的阻抗和降低放電效率。

為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供一種短路保護(hù)電路，包括NPN三極管，NMOS管，電容，第一電阻，所述NMOS管設(shè)置在負(fù)載和供電電源之間的供電回路上，所述NPN三極管的基極與負(fù)載開關(guān)端連接以接收開關(guān)信號，所述NPN三極管的集電極與所述NMOS管的柵極連接，所述NPN三極管的發(fā)射極接地，所述NMOS管的漏極與負(fù)載的一端和所述第一電阻的第一端連接，所述第一電阻的第二端與所述供電電源和所述NMOS管的源極連接，所述電容和所述第一電阻并聯(lián)。

優(yōu)選地，還包括第二電阻，所述第二電阻與所述NPN三極管的集電極和用于提供偏置電壓的電源連接。

優(yōu)選地，還包括第三電阻，所述第三電阻與所述負(fù)載開關(guān)端和所述NPN三極管的基極連接。

優(yōu)選地，還包括第四電阻，所述第四電阻的兩端分別與所述供電電源的負(fù)極和與所述第一電阻和所述電容的公共端連接。

優(yōu)選地，所述負(fù)載開關(guān)端為用于控制所述短路保護(hù)電路的控制器的信號輸出端。

優(yōu)選地，所述控制器為MCU，所述信號輸出端輸出高電平信號或低電平信號。

為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型還提供一種太陽能路燈系統(tǒng)，包括太陽能控制器，負(fù)載，蓄電池和太陽能電池板，還包括所述的短路保護(hù)電路，所述太陽能控制器的信號輸出端作為負(fù)載開關(guān)端，所述蓄電池和所述太陽能電池板作為供電電源與所述短路保護(hù)電路連接。

優(yōu)選地，還包括與所述太陽能控制器連接的報警裝置。

優(yōu)選地，所述報警裝置為指示燈或蜂鳴器。

本實(shí)用新型所提供的短路保護(hù)電路，包括NPN三極管，NMOS管，電容，第一電阻，NMOS管設(shè)置在負(fù)載和供電電源之間的供電回路上，NPN三極管的基極與負(fù)載開關(guān)端連接以接收開關(guān)信號，NPN三極管的集電極與NMOS管的柵極連接，NPN三極管的發(fā)射極接地，NMOS管的漏極與負(fù)載的一端和第一電阻的第一端連接，第一電阻的第二端與供電電源和NMOS管的源極連接，電容和第一電阻并聯(lián)。由此可見，本電路所使用的元件成本較低，且不會增加放電回路的放電效率，當(dāng)發(fā)生短路后可以快速反應(yīng)，有效保護(hù)所在供電回路以及供電電源的安全，延長使用壽命。此外，本實(shí)用新型還提供一種包含該短路保護(hù)電路的太陽能路燈系統(tǒng)，有益效果同上。

附圖說明

為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例，下面將對實(shí)施例中所需要使用的附圖做簡單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實(shí)用新型提供的一種短路保護(hù)電路的結(jié)構(gòu)圖；

圖2為本實(shí)用新型提供的另一種短路保護(hù)電路的結(jié)構(gòu)圖；

圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例公開的一種太陽能路燈系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下，所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)范圍。

本實(shí)用新型的核心是提供一種短路保護(hù)電路及太陽能路燈系統(tǒng)，用于當(dāng)負(fù)載輸出端發(fā)生短路時，能及時關(guān)斷負(fù)載輸出端的輸出，并且不增加放電回路的阻抗和降低放電效率。

為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本實(shí)用新型方案，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

在具體實(shí)施中，負(fù)載可以選用LED燈。LED燈具有環(huán)保無污染、耗電少、光效高、壽命長等特點(diǎn)，因此，LED燈是節(jié)能改造的最佳選擇，LED燈工作時需要恒定電流，因此要求太陽能路燈控制器具有恒流輸出的功能。

由于單個LED燈的功率較低，為了獲得大功率，需要多個LED串并聯(lián)后使用。以正向電壓Vf為3.0V，電流300mA的LED燈珠為例，若用戶的LED燈采用10串3并的連接方式，則LED燈需要電壓30V左右，電流0.9A(300mA*3)的條件下才可以正常工作，這個電壓高于蓄電池電壓，因此太陽能路燈控制器放電狀態(tài)工作時需要同時具備升高電池電壓及輸出恒定電流的功能，稱為升壓恒流一體。

太陽能路燈控制器：將太陽能充電控制和LED升壓恒流控制集合成一個產(chǎn)品，控制整個系統(tǒng)的工作狀態(tài)，白天時將太陽能電池板的能量給蓄電池充電，晚上點(diǎn)亮LED路燈照明，并對蓄電池起到過充、過放保護(hù)。

太陽能路燈系統(tǒng)中的短路保護(hù)是指太陽能控制器處于放電狀態(tài)且負(fù)載端正常輸出時，由于負(fù)載損壞或者操作失誤導(dǎo)致控制器的輸出端正負(fù)極直接相連，瞬間可以產(chǎn)生極大的電流，控制器此時需要立即關(guān)斷負(fù)載，保護(hù)自己及蓄電池，防止控制器損壞和引起事故。因此，本實(shí)用新型就是解決在負(fù)載短路的情況下，如何實(shí)現(xiàn)對太陽能路燈系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)。

圖1為本實(shí)用新型提供的一種短路保護(hù)電路的結(jié)構(gòu)圖。如圖1所示，短路保護(hù)電路包括NPN三極管Q2，NMOS管Q1，電容C1，第一電阻R1。NMOS管Q1設(shè)置在負(fù)載和供電電源之間的供電回路上，NPN三極管Q2的基極B與負(fù)載開關(guān)端連接以接收開關(guān)信號，NPN三極管Q2的集電極C與NMOS管Q1的柵極G連接，NPN三極管Q2的發(fā)射極E接地，NMOS管Q1的漏極D與負(fù)載的一端和第一電阻R1的第一端連接，第一電阻R2的第二端與蓄電池和NMOS管Q1的源極S連接，電容C1和第一電阻R1并聯(lián)。

可以理解的是，如果在太陽能路燈系統(tǒng)中，則短路保護(hù)電路所用的供電電源就是太陽能電池板或蓄電池，圖1中，以蓄電池為例。另外，該短路保護(hù)電路也可以應(yīng)用于其它場景，本實(shí)施例不再贅述。

短路保護(hù)的工作原理為：

當(dāng)需要負(fù)載關(guān)斷時，控制負(fù)載開關(guān)端輸出高電平，NPN三極管Q2導(dǎo)通，NMOS管Q1的柵極G驅(qū)動電壓為0，此時，NMOS管Q1關(guān)閉，因此，負(fù)載的供電回路是斷開的，則負(fù)載端無輸出。

當(dāng)需要負(fù)載打開時，控制負(fù)載開關(guān)端輸出低電平，NPN三極管Q2截止，NMOS管Q1的柵極G驅(qū)動電壓為高電平，NMOS管Q1導(dǎo)通，因此，負(fù)載的供電回路是閉合的，則負(fù)載端有正常輸出。

然后負(fù)載開關(guān)端變?yōu)檩斎肽Ｊ?，檢測NPN三極管Q2基極電平狀態(tài)。NMOS管Q1導(dǎo)通后，只要負(fù)載不短路并且沒有大電流通過，NMOS管Q1的漏極D電壓就會很小，NPN三極管Q2的基極B的電壓也很小，從而NPN三極管Q2繼續(xù)截止，NMOS管Q1繼續(xù)導(dǎo)通。

當(dāng)負(fù)載短路后，蓄電池正負(fù)極經(jīng)過NMOS管Q1后產(chǎn)生較大電流I，NMOS管Q1兩端產(chǎn)生壓降Vds，漏極D端會有高電壓，由于電容C1兩端電壓不能突變，電容需要繼續(xù)保持短路前的低電平電壓，這樣NPN三極管Q2的基極B端的電壓突變到高電壓，使NPN三極管Q2快速導(dǎo)通，從而使NMOS管Q1的柵極驅(qū)動電壓變?yōu)?，NMOS管Q1關(guān)閉，則負(fù)載所在的供電回路斷開。

在圖1所示的電路中，利用電容兩端的電壓不能突變的原理，可以有效減短大電流經(jīng)過NMOS管Q1的時間，避免損壞。

本實(shí)施例提供的短路保護(hù)電路，包括NPN三極管，NMOS管，電容，第一電阻，NMOS管設(shè)置在負(fù)載和供電電源之間的供電回路上，NPN三極管的基極與負(fù)載開關(guān)端連接以接收開關(guān)信號，NPN三極管的集電極與NMOS管的柵極連接，NPN三極管的發(fā)射極接地，NMOS管的漏極與負(fù)載的一端和第一電阻的第一端連接，第一電阻的第二端與供電電源和NMOS管的源極連接，電容和第一電阻并聯(lián)。由此可見，本電路所使用的元件成本較低，且不會增加放電回路的放電效率，當(dāng)發(fā)生短路后可以快速反應(yīng)，有效保護(hù)所在供電回路以及供電電源的安全，延長使用壽命。

圖2為本實(shí)用新型提供的另一種短路保護(hù)電路的結(jié)構(gòu)圖。如圖2所示，在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，作為優(yōu)選的實(shí)施方式，還包括第二電阻R2，第二電阻R2與NPN三極管Q2的集電極C和用于提供偏置電壓的電源V連接。

通過增加第二電阻R2，為NPN三極管Q2的集電極C起到限流的作用。至于第二電阻R2的阻值選取可以根據(jù)電路的實(shí)際使用場景選取，本實(shí)施例不再贅述。

在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，作為優(yōu)選的實(shí)施方式，還包括第三電阻R3，第三電阻R3與負(fù)載開關(guān)端和NPN三極管Q2的基極B連接。

通過增加第三電阻R3，為NPN三極管Q2的基極B起到限流的作用。至于第三電阻R3的阻值選取可以根據(jù)電路的實(shí)際使用場景選取，本實(shí)施例不再贅述。

在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，作為優(yōu)選的實(shí)施方式，還包括第四電阻R4，第四電阻R4的兩端分別與供電電源的負(fù)極和與第一電阻R1和電容R2的公共端連接。

通過增加第四電阻R4，為電容C1和第一電阻R1起到限流的作用。至于第四電阻R4的阻值選取可以根據(jù)電路的實(shí)際使用場景選取，本實(shí)施例不再贅述。

在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，作為優(yōu)選的實(shí)施方式，負(fù)載開關(guān)端為用于控制短路保護(hù)電路的控制器的信號輸出端。

由于上述短路保護(hù)電路需要根據(jù)負(fù)載開關(guān)端的信號來實(shí)現(xiàn)短路保護(hù)，本實(shí)施例中選取采用控制器來控制，控制器的信號輸出端作為負(fù)載開關(guān)端。另外，優(yōu)選的，控制器為MCU，信號輸出端輸出高電平信號或低電平信號。

圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例公開的一種太陽能路燈系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。在上述實(shí)施例中，詳細(xì)描述了短路保護(hù)電路對應(yīng)的實(shí)施例，本實(shí)用新型還公開一種包含該短路保護(hù)電路的太陽能路燈系統(tǒng)，即將短路保護(hù)電路應(yīng)用于太陽能路燈系統(tǒng)中。如圖3所示，太陽能路燈系統(tǒng)包括太陽能控制器1，負(fù)載2，蓄電池3和太陽能電池板4，還包括上述實(shí)施例所述的短路保護(hù)電路5，太陽能控制器的信號輸出端作為負(fù)載開關(guān)端，蓄電池3和太陽能電池板4作為供電電源與短路保護(hù)電路5連接。

在具體實(shí)施中，太陽能電池板4和蓄電池3不是同時為短路保護(hù)電路5供電，在同一時間內(nèi)，要么是蓄電池3供電，要么是太陽能電池板4供電。

由于在上述實(shí)施例中，詳細(xì)描述了短路保護(hù)電路的實(shí)施方式，因此本實(shí)施例不再贅述。

本實(shí)施例提供的太陽能路燈系統(tǒng)，包括太陽能控制器，負(fù)載，蓄電池和太陽能電池板，和短路保護(hù)電路。短路保護(hù)電路包括NPN三極管，NMOS管，電容，第一電阻，NMOS管設(shè)置在負(fù)載和供電電源之間的供電回路上，NPN三極管的基極與負(fù)載開關(guān)端連接以接收開關(guān)信號，NPN三極管的集電極與NMOS管的柵極連接，NPN三極管的發(fā)射極接地，NMOS管的漏極與負(fù)載的一端和第一電阻的第一端連接，第一電阻的第二端與供電電源和NMOS管的源極連接，電容和第一電阻并聯(lián)。由此可見，短路保護(hù)電路所使用的元件成本較低，且不會增加放電回路的放電效率，當(dāng)發(fā)生短路后可以快速反應(yīng)，有效保護(hù)所在供電回路以及供電電源的安全，延長使用壽命。

在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，作為優(yōu)選的實(shí)施方式，還包括與太陽能控制器1連接的報警裝置。

在具體實(shí)施中，太陽能控制器1的引腳檢測到NPN三極管Q2的基極B端有高電壓時，就認(rèn)為負(fù)載輸出端短路，發(fā)出報警信號提示用戶。優(yōu)選的，報警裝置為指示燈或蜂鳴器。

以上對本實(shí)用新型所提供的短路保護(hù)電路及太陽能路燈系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)介紹。說明書中各個實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個實(shí)施例之間相同相似部分互相參見即可。對于實(shí)施例公開的裝置而言，由于其與實(shí)施例公開的方法相對應(yīng)，所以描述的比較簡單，相關(guān)之處參見方法部分說明即可。應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以對本實(shí)用新型進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本實(shí)用新型權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。

還需要說明的是，在本說明書中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個實(shí)體或者操作與另一個實(shí)體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。