專(zhuān)利名稱(chēng)：太陽(yáng)能充電電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及太陽(yáng)能充電電路。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的太陽(yáng)能充電技術(shù)中，一部分電路是直接采用開(kāi)關(guān)管控制充電電路的導(dǎo)通與斷開(kāi)的，在充電主回路中沒(méi)有續(xù)流回路，充電電流不連續(xù)，電流采樣困難，給最大功率點(diǎn)跟蹤性能的提高帶來(lái)了障礙；充電電流的突變?cè)斐沙潆婇_(kāi)關(guān)管的沖擊電壓應(yīng)力很大，容易造成開(kāi)關(guān)管過(guò)壓擊穿事故的發(fā)生；同時(shí)蓄電池兩端的電壓波動(dòng)劇烈，電磁干擾嚴(yán)重，也降低了蓄電池的使用壽命。為此在太陽(yáng)能充電電路中增加了儲(chǔ)能電感和續(xù)流二極管，構(gòu)成了 BUCK型充電電路，但是由于BUCK電路中的續(xù)流回路的存在，如果蓄電池不慎極性反接，則會(huì)造成蓄電池經(jīng)過(guò)續(xù)流回路造成短路，從而引發(fā)火災(zāi)、人身傷害等嚴(yán)重事故。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型旨在給出一種太陽(yáng)能充電電路，尤其是一種新的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，以解決蓄電池不慎帶電極性反接造成蓄電池在續(xù)流回路中形成短路引發(fā)事故的問(wèn)題。為此給出太陽(yáng)能充電電路，包括充電主開(kāi)關(guān)管VTl和儲(chǔ)能電感LI，它們串聯(lián)后再與所接入的太陽(yáng)能電池PV和所接入的蓄電池BAT串聯(lián)形成充電主回路；包括與太陽(yáng)能電池PV并聯(lián)的續(xù)流二極管D1，續(xù)流二極管D1、儲(chǔ)能電感LI和蓄電池BAT串聯(lián)形成續(xù)流回路；其特征是有輔助開(kāi)關(guān)管SI與續(xù)流二極管Dl串聯(lián)后再與太陽(yáng)能電池PV并聯(lián)，輔助開(kāi)關(guān)管SI受蓄電池BAT接入極性控制，蓄電池BAT帶電接入極性正確則輔助開(kāi)關(guān)管SI導(dǎo)通，蓄電池BAT帶電極性反接則輔助開(kāi)關(guān)管SI關(guān)斷。太陽(yáng)能充電電路的工作原理是，太陽(yáng)能電池PV、充電主開(kāi)關(guān)管VT1、儲(chǔ)能電感LI、蓄電池BAT串聯(lián)形成充電主回路，續(xù)流二極管D1、電感LI、蓄電池BAT串聯(lián)形成續(xù)流回路，充電主開(kāi)關(guān)管VTl可以采用PWM控制方式，蓄電池BAT充電電流連續(xù)，電流采樣方便，提高了最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)的性能；由于續(xù)流回路的存在，降低了充電主開(kāi)關(guān)管VTl的沖擊電壓應(yīng)力，保證了充電主開(kāi)關(guān)管VTl可靠地工作；同時(shí)蓄電池BAT兩端的電壓波動(dòng)降低，減小了電磁干擾，有利于延長(zhǎng)蓄電池BAT的使用壽命。充電主開(kāi)關(guān)管VTl可以是帶寄生體二極管的MOSFET管或IGBT管。本實(shí)用新型的有益效果是，輔助開(kāi)關(guān)管SI與續(xù)流二極管Dl串聯(lián)后再與太陽(yáng)能電池PV并聯(lián)，輔助開(kāi)關(guān)管SI受蓄電池BAT帶電接入極性控制，當(dāng)蓄電池BAT帶電接入極性正確時(shí)，輔助開(kāi)關(guān)管SI導(dǎo)通，續(xù)流回路功能正常，如果發(fā)生蓄電池BAT帶電極性反接，則輔助開(kāi)關(guān)管SI關(guān)斷，防止了蓄電池BAT帶電極性反接時(shí)續(xù)流回路短路，從而避免了蓄電池BAT起火造成人身傷害及財(cái)產(chǎn)損失事故的發(fā)生。輔助開(kāi)關(guān)管SI可以是MOSFET管或IGBT管。本實(shí)用新型優(yōu)選地，在充電主回路和續(xù)流回路的公共部分還串接有用于防止蓄電池BAT向太陽(yáng)能電池PV放電的防倒流管VT2，防止了夜間或者沒(méi)有太陽(yáng)光時(shí)，蓄電池BAT對(duì)太陽(yáng)能電池PV進(jìn)行反向電流倒灌，避免了蓄電池BAT的能量損失。防倒流管VT2可以是單獨(dú)的二極管或帶寄生體二極管的MOSFET管或IGBT管，防倒流管VT2也可以是繼電器或接觸器。進(jìn)一步地，充電主開(kāi)關(guān)管VTl可以是帶寄生體二極管的MOSFET管或IGBT管，其不在續(xù)流回路中。充電主開(kāi)關(guān)管VTl和續(xù)流二極管Dl構(gòu)成太陽(yáng)能電池極性反接保護(hù)電路，當(dāng)蓄電池BAT正確連接時(shí)，如果太陽(yáng)能電池PV極性反接，主開(kāi)關(guān)管VTl的寄生二極管和二極管Dl就對(duì)太陽(yáng)能電池PV形成短路通道，太陽(yáng)能電池PV本身是允許輸出短路的，這就避免了蓄電池BAT電壓和太陽(yáng)能電池PV電壓同向疊加造成防倒流管VT2過(guò)壓損壞。本實(shí)用新型還可以包括二極管VDl和光耦Ul，二極管VDl與光耦Ul內(nèi)部的光電二極管同向串聯(lián)后接在蓄電池BAT的正、負(fù)極之間，通過(guò)光耦Ul實(shí)現(xiàn)蓄電池B AT接入極性對(duì)輔助開(kāi)關(guān)管SI的控制。二極管VDl的作用是防止光耦Ul內(nèi)部的光電二極管反向過(guò)壓損壞。在此基礎(chǔ)上更優(yōu)選地，輔助開(kāi)關(guān)管SI的驅(qū)動(dòng)電壓由蓄電池BAT的輸出電壓轉(zhuǎn)換而成，蓄電池BAT帶電接入極性正確則提供此驅(qū)動(dòng)電壓，蓄電池BAT帶電極性反接則不提供此驅(qū)動(dòng)電壓，進(jìn)一步保證蓄電池BAT反接時(shí)的安全保護(hù)。本實(shí)用新型采用上述技術(shù)方案，充電電流連續(xù)平滑，充電電流采樣方便，提高了最大功率點(diǎn)跟蹤的效率。同時(shí)，由于續(xù)流回路的作用，充電主開(kāi)關(guān)管VTl的沖擊電壓應(yīng)力很小，大大降低了熱損耗，保證了充電主開(kāi)關(guān)管VTl安全可靠地工作。本實(shí)用新型電路拓?fù)浜?jiǎn)單，系統(tǒng)效率高，同時(shí)具有防倒流、防止太陽(yáng)能電池PV極性反接損壞、防止蓄電池BAT極性反接損壞的保護(hù)功能。

圖I是太陽(yáng)能充電電路第一個(gè)實(shí)施例原理圖。圖2是太陽(yáng)能充電電路第二個(gè)實(shí)施例原理圖。圖3是太陽(yáng)能充電電路第三個(gè)實(shí)施例原理圖。圖4是太陽(yáng)能充電電路第四個(gè)實(shí)施例原理圖。圖5是太陽(yáng)能充電電路第五個(gè)實(shí)施例原理圖。圖6是蓄電池接入極性控制驅(qū)動(dòng)電路原理圖。圖7是產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)電壓的開(kāi)關(guān)電源電路原理圖。
具體實(shí)施方式
如圖1、2、3、4或5，充電主開(kāi)關(guān)管VT1、儲(chǔ)能電感LI、太陽(yáng)能電池PV和蓄電池BAT串聯(lián)形成充電主回路，太陽(yáng)能電池PV在充電主回路中向蓄電池BAT充電。續(xù)流二極管Dl與太陽(yáng)能電池PV并聯(lián)，續(xù)流二極管D1、儲(chǔ)能電感LI和蓄電池BAT串聯(lián)形成續(xù)流回路。充電主開(kāi)關(guān)管VTl不在續(xù)流回路中在如圖1、2或5所示的實(shí)施例中，充電主開(kāi)關(guān)管VTl接在太陽(yáng)能電池接線(xiàn)端子負(fù)極PV-;在如圖3或4所示的實(shí)施例中，充電主開(kāi)關(guān)管VTl接在太陽(yáng)能電池接線(xiàn)端子正極PV+。防倒流管VT2則串接在充電主回路與續(xù)流回路的公共部分在如圖1、2、3或4所示的實(shí)施例中，防倒流管VT2接在蓄電池接線(xiàn)端子負(fù)極BAT-，儲(chǔ)能電感LI接在蓄電池接線(xiàn)端子正極BAT+ ;在如圖5所示的實(shí)施例中，防倒流管VT2接在蓄電池接線(xiàn)端子正極BAT+,儲(chǔ)能電感LI接在蓄電池接線(xiàn)端子負(fù)極BAT-。[0022]充電主開(kāi)關(guān)管VTl在這些實(shí)施例中是帶寄生體二極管的MOSFET管或IGBT管，受太陽(yáng)能充電電路之外的控制系統(tǒng)控制導(dǎo)通和關(guān)斷。防倒流管VT2用于防止蓄電池BAT向太陽(yáng)能電池PV放電。防倒流管VT2在這些實(shí)施例中是帶寄生體二極管的MOSFET管或IGBT管，受太陽(yáng)能充電電路之外的控制系統(tǒng)控制；在其它實(shí)施例中可以改為是獨(dú)立的二極管；在其它實(shí)施例中也可以改為是繼電器或接觸器，受太陽(yáng)能充電電路之外的控制系統(tǒng)控制。當(dāng)太陽(yáng)能電池PV不慎反接時(shí)，太陽(yáng)能電池PV就經(jīng)充電主開(kāi)關(guān)管VTl的寄生二極管和續(xù)流二極管Dl被短接，避免了蓄電池BAT電壓和太陽(yáng)能電池PV電壓同向疊加造成防倒流管VT2的過(guò)壓損壞。輔助開(kāi)關(guān)管SI與續(xù)流二極管Dl串聯(lián)后再與太陽(yáng)能電池PV并聯(lián)。輔助開(kāi)關(guān)管SI受蓄電池BAT帶電接入極性控制，具體地通過(guò)蓄電池接入極性控制驅(qū)動(dòng)電路實(shí)現(xiàn)控制在如圖1、3或5所示的實(shí)施例中，輔助開(kāi)關(guān)管SI接在續(xù)流二極管DI的陽(yáng)極端；在如圖2或4所示的實(shí)施例中，輔助開(kāi)關(guān)管SI接在續(xù)流二極管Dl的陰極端。輔助開(kāi)關(guān)管SI在這些實(shí)施例中是MOSFET管或IGBT管。蓄電池BAT帶電接入極性正確則輔助開(kāi)關(guān)管SI導(dǎo)通，蓄電池BAT帶電極性反接則輔助開(kāi)關(guān)管SI關(guān)斷，具體的實(shí)現(xiàn)可以如圖6所示，二極管VDl與光耦Ul內(nèi)部的光電二極管同向串聯(lián)后接在蓄電池BAT的正、負(fù)極之間，通過(guò)光耦Ul實(shí)現(xiàn)蓄電池BAT接入極性對(duì)輔助開(kāi)關(guān)管SI的控制當(dāng)蓄電池BAT帶電極性反接時(shí)，蓄電池正極接線(xiàn)端子BAT+電位低于蓄電池負(fù)極接線(xiàn)端子BAT-，施加電壓與光耦Ul內(nèi)部的光電二極管方向相反，光耦Ul不導(dǎo)通，輔助開(kāi)關(guān)管SI就保持關(guān)斷，此時(shí)，與光耦Ul內(nèi)部的光電二極管同向串聯(lián)的二極管VDl能夠防止光耦Ul內(nèi)部的光電二極管反向過(guò)壓損壞；當(dāng)蓄電池BAT帶電正接(即接入極性正確)時(shí)，蓄電池正極接線(xiàn)端子BAT+電位高于蓄電池負(fù)極接線(xiàn)端子BAT-，光耦Ul導(dǎo)通，輔助開(kāi)關(guān)管SI隨之導(dǎo)通?？梢?jiàn)，當(dāng)蓄電池BAT帶電極性反接時(shí)，輔助開(kāi)關(guān)管SI關(guān)斷，續(xù)流回路就不會(huì)接通；當(dāng)蓄電池BAT帶電正接時(shí)，輔助開(kāi)關(guān)管SI導(dǎo)通，續(xù)流回路接通。圖6中，施加在VCCl+與VCCl-之間的驅(qū)動(dòng)電壓用于驅(qū)動(dòng)輔助開(kāi)關(guān)管SI，此驅(qū)動(dòng)電壓可以由蓄電池BAT的輸出電壓轉(zhuǎn)換而成，蓄電池BAT帶電接入極性正確則提供此驅(qū)動(dòng)電壓，蓄電池BAT帶電極性反接則不提供此驅(qū)動(dòng)電壓，具體可以由如圖7所示的開(kāi)關(guān)電源電路產(chǎn)生。圖7中，蓄電池正極接線(xiàn)端子BAT+和二極管D2的陽(yáng)極連接，二極管D2的陰極和控制芯片U2的供電電源端(7腳)、電容Cl的正極、二極管D3的陰極、變壓器Tl的第一繞組的同名端I腳連接，變壓器Tl的第一繞組的異名端2腳和開(kāi)關(guān)管Ql的漏極連接，開(kāi)關(guān)管Ql的源極和蓄電池負(fù)極接線(xiàn)端子BAT-連接，電容Cl的負(fù)極和蓄電池負(fù)極接線(xiàn)端子BAT-連接，二極管D3的陽(yáng)極和變壓器Tl的第二繞組的異名端3腳連接，變壓器Tl的第二繞組的同名端4腳和蓄電池負(fù)極接線(xiàn)端子BAT-連接?？刂菩酒琔2的補(bǔ)償端COM (I腳)和電容C2的一端連接，電容C2的另一端和蓄電池負(fù)極接線(xiàn)端子BAT-連接，控制芯片U2的參考電源輸出端VREF (8腳)和電容C3的一端、電阻R4的一端連接，電容C3的另一端和蓄電池負(fù)極接線(xiàn)端子BAT-連接，控制芯片U2的RT/CT端(4腳)和電阻R4的另一端、電容C4的一端連接，電容C4的另一端和蓄電池負(fù)極接線(xiàn)端子BAT-連接。控制芯片U2的輸出端(6腳)和電阻R5的一端連接，電阻R5的另一端和開(kāi)關(guān)管Ql的柵極、電阻R6的一端連接，電阻R6的另一端和蓄電池負(fù)極接線(xiàn)端子BAT-連接?？刂菩酒琔2的內(nèi)部誤差放大器的同相輸入端(2腳)、電流檢測(cè)輸入端(3腳)、接地端(5腳)和蓄電池負(fù)極接線(xiàn)端子BAT-連接。變壓器Tl的輸出繞組的同名端和二極管D4的陽(yáng)極連接，二極管D4的陰極和電感L2的一端連接，電感L2的另一端和電容C5的正極、電阻R7的一端連接，電容C5的負(fù)極、電阻R7的另一端和變壓器Tl的輸出繞組的異名端連接。電容C5的正極輸出即為VCC1+，電容C5的負(fù)極輸出即為VCC1-?？刂菩酒琔2的型號(hào)是UC3845。當(dāng)蓄電池BAT帶電極性反接時(shí)，由于二極管D2的單向?qū)ㄗ饔?，變壓器Tl副邊輸出電壓為0，即沒(méi)有輸出電壓，從而不能為圖6中的輔 助開(kāi)關(guān)管SI提供驅(qū)動(dòng)電壓，開(kāi)關(guān)管SI就無(wú)法導(dǎo)通，續(xù)流回路一直斷開(kāi)，保證了蓄電池BAT反接時(shí)的安全保護(hù)。當(dāng)蓄電池BAT帶電正接時(shí)，變壓器Tl副邊輸出電壓正常，為圖6中的輔助開(kāi)關(guān)管SI提供了驅(qū)動(dòng)電壓，同時(shí)圖6中的光耦Ul檢測(cè)到蓄電池BAT接入極性正確，就控制輔助開(kāi)關(guān)管SI被驅(qū)動(dòng)導(dǎo)通，續(xù)流回路接通，太陽(yáng)能充電電路正常工作。最后應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是，通過(guò)改變充電主回路中的充電主開(kāi)關(guān)管VT1、防倒流管VT2和儲(chǔ)能電感LI的位置，還可以得到其他電路拓?fù)鋵?shí)施例。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)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以對(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)能充電電路， 包括充電主開(kāi)關(guān)管VTl和儲(chǔ)能電感LI，它們串聯(lián)后再與所接入的太陽(yáng)能電池PV和所接入的蓄電池BAT串聯(lián)形成充電主回路； 包括與太陽(yáng)能電池PV并聯(lián)的續(xù)流二極管Dl，續(xù)流二極管Dl、儲(chǔ)能電感LI和蓄電池BAT串聯(lián)形成續(xù)流回路； 其特征是 有輔助開(kāi)關(guān)管SI與續(xù)流二極管Dl串聯(lián)后再與太陽(yáng)能電池PV并聯(lián)，輔助開(kāi)關(guān)管SI受蓄電池BAT接入極性控制，蓄電池BAT帶電接入極性正確則輔助開(kāi)關(guān)管SI導(dǎo)通，蓄電池BAT帶電極性反接則輔助開(kāi)關(guān)管SI關(guān)斷。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的太陽(yáng)能充電電路，其特征是，充電主開(kāi)關(guān)管VTl是帶寄生體二極管的MOSFET管或IGBT管。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽(yáng)能充電電路，其特征是，充電主開(kāi)關(guān)管VTl不在續(xù)流回路中。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或3所述的太陽(yáng)能充電電路，其特征是，在充電主回路和續(xù)流回路的公共部分還串接有用于防止蓄電池BAT向太陽(yáng)能電池PV放電的防倒流管VT2。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的太陽(yáng)能充電電路，其特征是，防倒流管VT2是單獨(dú)的二極管或帶寄生體二極管的MOSFET管或IGBT管。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的太陽(yáng)能充電電路，其特征是，防倒流管VT2是繼電器或接觸器。
7.據(jù)權(quán)利要求I所述的太陽(yáng)能充電電路，其特征是，包括二極管VDl和光耦U1，二極管VDl與光耦Ul內(nèi)部的光電二極管同向串聯(lián)后接在蓄電池BAT的正、負(fù)極之間，通過(guò)光耦Ul實(shí)現(xiàn)蓄電池BAT接入極性對(duì)輔助開(kāi)關(guān)管SI的控制。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的太陽(yáng)能充電電路，其特征是，輔助開(kāi)關(guān)管SI的驅(qū)動(dòng)電壓由蓄電池BAT的輸出電壓轉(zhuǎn)換而成，蓄電池BAT帶電接入極性正確則提供此驅(qū)動(dòng)電壓，蓄電池BAT帶電極性反接則不提供此驅(qū)動(dòng)電壓。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的太陽(yáng)能充電電路，其特征是，輔助開(kāi)關(guān)管SI是MOSFET管或IGBT 管。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及太陽(yáng)能充電電路，包括充電主開(kāi)關(guān)管VT1和儲(chǔ)能電感L1，它們串聯(lián)后再與所接入的太陽(yáng)能電池PV和所接入的蓄電池BAT串聯(lián)形成充電主回路；包括與太陽(yáng)能電池PV并聯(lián)的續(xù)流二極管D1，續(xù)流二極管D1、儲(chǔ)能電感L1和蓄電池BAT串聯(lián)形成續(xù)流回路；有輔助開(kāi)關(guān)管S1與續(xù)流二極管D1串聯(lián)后再與太陽(yáng)能電池PV并聯(lián)，輔助開(kāi)關(guān)管S1受蓄電池BAT接入極性控制，蓄電池BAT帶電接入極性正確則輔助開(kāi)關(guān)管S1導(dǎo)通，蓄電池BAT帶電極性反接則輔助開(kāi)關(guān)管S1關(guān)斷。本實(shí)用新型解決了蓄電池不慎帶電極性反接造成蓄電池在續(xù)流回路中形成短路引發(fā)事故的問(wèn)題。
文檔編號(hào)H02J7/00GK202535116SQ201220183839
公開(kāi)日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2012年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月27日
發(fā)明者宋青華, 徐海波, 韓軍良 申請(qǐng)人:廣東易事特電源股份有限公司