一種太陽(yáng)能充電控制回路的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種太陽(yáng)能充電控制回路。目前市面上還沒(méi)有成熟完善的蓄電池充電保護(hù)電路，對(duì)蓄電池的充電電量監(jiān)測(cè)不及時(shí)，容易造成蓄電池的過(guò)充縮短使用壽命。本實(shí)用新型包括太陽(yáng)能電池板、極性保護(hù)二極管D0、電壓比較器、電流比較器、蓄電池充放電控制開(kāi)關(guān)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(yáng)能電池板的強(qiáng)度和蓄電池對(duì)充電的需求程度，通過(guò)電壓比較器和電流比較器控制電子開(kāi)關(guān)場(chǎng)效應(yīng)管Q1頻繁切合，以達(dá)到控制充電電流和充電電壓的目的。本實(shí)用新型有效的避免了蓄電池充電的過(guò)充問(wèn)題，大大延長(zhǎng)了蓄電池的使用壽命。
【專利說(shuō)明】—種太陽(yáng)能充電控制回路【技術(shù)領(lǐng)域】[0001]本實(shí)用新型涉及太陽(yáng)能充電控制回路，涉及一種電路，具體涉及一種太陽(yáng)能為蓄 電池充電的控制回路?！颈尘凹夹g(shù)】[0002]所謂的太陽(yáng)能電池應(yīng)用，實(shí)際上是用太陽(yáng)能電池板產(chǎn)生的不穩(wěn)定電能，經(jīng)復(fù)雜的 電流電壓控制，給蓄電池充電，讓蓄電池能相對(duì)穩(wěn)定地儲(chǔ)存能量，供負(fù)載平穩(wěn)使用。蓄電池 是嬌貴設(shè)備，充電不當(dāng)就會(huì)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(dá)到延長(zhǎng)鉛酸蓄電池使用壽命的目的。目前市面上針對(duì)太陽(yáng)能為蓄電池充電的監(jiān)控裝置 還未完善成熟，對(duì)蓄電池的充電檢測(cè)也不及時(shí)，仍需要靠人工根據(jù)經(jīng)驗(yàn)定期定時(shí)判定蓄電 池是否充滿，很容易造成蓄電池的過(guò)充，降低其使用壽命。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型的目的是提供一種自動(dòng)監(jiān)測(cè)太陽(yáng)能為蓄電池充電的控制回路，解決了 人工檢測(cè)蓄電池電量的繁瑣步驟，該電路自動(dòng)檢測(cè)蓄電池電量并控制太陽(yáng)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(zhuǎn)化效率較高，避免了對(duì)蓄電池的過(guò)充電，大大延 長(zhǎng)了蓄電池的使用壽命。[0004]本實(shí)用新型電路包括太陽(yáng)能電池板U0、極性保護(hù)二極管D0、太陽(yáng)能充電控制回路 部分、蓄電池充電控制電路。[0005]極性保護(hù)二極管DO的正極連接太陽(yáng)能電池板UO的正極端，極性保護(hù)二極管DO的 負(fù)極與蓄電池BTl的正極“ + ”相連接。[0006]太陽(yáng)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:[0007]電壓比較器電路包括第一運(yùn)算放大器U1A，第一電阻R1、第二電阻R2、第一動(dòng)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(fù)極、第二電阻R2的一端連接成公共端與蓄電池BTl的負(fù)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(yùn)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(dòng)臂取樣電阻RWl的一端,第一動(dòng)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(dòng)臂取樣電阻RWl的動(dòng)臂端輸出作 為第一運(yùn)算放大器UlA的反相輸入端。第一運(yùn)算放大器UlA的輸出端連到第一二極管Dl 的負(fù)極，第一二極管Dl的正極連接到場(chǎng)效應(yīng)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(yáng)能電池UO的負(fù)極地電壓為UlA提供負(fù)電壓。[0008]電流比較器電路包括第二運(yùn)算放大器U1B、第三運(yùn)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(dòng)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(fù)極、第三電阻R3的一端和第二動(dòng)臂取樣電阻RW2的一端一起相連接作為公共端連接到太陽(yáng)能電池UO的負(fù)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(yùn)算放大器UlB的同相輸入端，第二運(yùn)算放大器UlB的輸出端連接到第二二極管D2的負(fù)極，第二二極管D2的正極端連接到場(chǎng)效應(yīng)管Ql的控制極G端。第二運(yùn)算放大器UlB的反相輸入端、第三運(yùn)算放大器UlC的輸出端、第二動(dòng)臂取樣電阻RW2的另一端連接到一起。第三運(yùn)算放大器UlC的同相輸入端與第三電解電容C3的負(fù)極、場(chǎng)效應(yīng)管Ql的源極S端、第三電阻R3的另一端連接起來(lái)。第三運(yùn)算放大器UlC的反相輸入端與第二動(dòng)臂取樣電阻RW2的動(dòng)臂端相連。蓄電池BTl的正極端電壓“+”為第二運(yùn)算放大器U1B、第三運(yùn)算放大器UlC提供正電壓，太陽(yáng)能電池UO的負(fù)極地電壓為第二運(yùn)算放大器U1B、第三運(yùn)算放大器UlC提供負(fù)電壓。
[0009]蓄電池充電控制電路包括一個(gè)蓄電池BTl，一個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管Ql、第三電解電容C3和第四電阻R4。場(chǎng)效應(yīng)管Ql的漏極D端與蓄電池BTl的負(fù)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(chǎng)效應(yīng)管Ql的控制極G端。
[0010]本實(shí)用新型的有益效果在于:本實(shí)用新型電路的優(yōu)點(diǎn)在于搭建模擬電路自動(dòng)監(jiān)測(cè)蓄電池的剩電量，通過(guò)電子開(kāi)關(guān)自動(dòng)控制太陽(yáng)能電池對(duì)蓄電池的浮充。避免了人工檢查蓄電池電量的冗余步驟，因?yàn)椴捎糜布娐穼?shí)時(shí)監(jiān)控，對(duì)于蓄電池電路的反應(yīng)十分迅速，有效實(shí)時(shí)的比較蓄電池的剩電量，避免蓄電池的過(guò)度充電，極大延緩蓄電池的使用壽命。本實(shí)用新型采用的元器件成熟可靠、成本低廉、來(lái)源豐富。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1為本實(shí)用新型具體電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0013]如圖1所示太陽(yáng)能充電控制回路包括太陽(yáng)能電池板U0、極性保護(hù)二極管D0、太陽(yáng)能充電控制回路部分、蓄電池充電控制電路。
[0014]太陽(yáng)能電池UO的正極連接到極性保護(hù)二極管DO的正極，DO的負(fù)極與蓄電池BTl的正極“ + ”相連接。極性保護(hù)二極管DO用作全電路的極性保護(hù)，防止輸入極性接反時(shí)損傷電路元件。萬(wàn)一輸入回路短路，DO也會(huì)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(duì)太陽(yáng)能電池板UO來(lái)說(shuō)是個(gè)很大的壓降損失，為此本裝置極性保護(hù)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。
[0015]太陽(yáng)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。
[0016]其中電壓比較器電路包括第一運(yùn)算放大器U1A，第一電阻R1、第二電阻R2、第一動(dòng)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(yùn)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(kāi)環(huán)方式使用，可以實(shí)現(xiàn)快速比較功能。開(kāi)環(huán)狀態(tài)下的運(yùn)算放大器，只要其正輸入端電壓略高于負(fù)輸入端，輸出便為正，反之輸出便為負(fù)，響應(yīng)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(lái)作為參考基準(zhǔn)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(lái)提供參照基準(zhǔn)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(dòng)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(dòng)臂端上取出采樣分壓來(lái)作為第一運(yùn)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(fù)極還有第二電阻R2的另一端都跟蓄電池BTl的負(fù)極地相連。UlA 的輸出端連到第一二極管Dl的負(fù)極，Dl的正極連接到電子開(kāi)關(guān)場(chǎng)效應(yīng)管Ql的控制極G端。 圖1中用N溝道的場(chǎng)效應(yīng)管Ql做電子開(kāi)關(guān)，當(dāng)Ql的控制極G端對(duì)源極S端的電壓>3V時(shí)， Ql導(dǎo)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_(kāi)關(guān)Ql的控制 極G端電位，便可控制蓄電池BTl的充電與否。當(dāng)?shù)谝粍?dòng)臂取樣電阻RWl處的采樣分壓高 于第一運(yùn)算放大器UlA正輸入端基準(zhǔn)電壓時(shí)，UlA的輸出迅速為低,經(jīng)第一二極管Dl的下 拉，電子開(kāi)關(guān)Ql的控制極也為低，Ql迅速截止，此時(shí)充電電路斷開(kāi)，蓄電池BTl停止充電。 此后的蓄電池電壓會(huì)因放電而緩慢下降，RWl的取樣分壓也會(huì)按比例下降。當(dāng)該取樣電壓 低于UlA正輸入端基準(zhǔn)電壓時(shí)，UlA輸出迅速為高，電子開(kāi)關(guān)Ql因控制極為高而迅速導(dǎo)通， 此時(shí)供電電路閉合，蓄電池又開(kāi)始被充電，蓄電池的電壓隨之漸漸上升，第一動(dòng)臂取樣電阻 RWl的采樣分壓端也跟著升壓。當(dāng)RWl的取樣分壓高于UlA正輸入端基準(zhǔn)電壓時(shí)，UlA的輸 出又迅速下跳，電子開(kāi)關(guān)Ql也跟著迅速截止，充電電路又?jǐn)嚅_(kāi)，如此周而復(fù)始，蓄電池BTl 的充電電壓會(huì)被精確地控制在一個(gè)設(shè)定的值上。[0017]電流比較器電路包括第二運(yùn)算放大器U1B、第三運(yùn)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(dòng)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(yùn)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(zhǔn) 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(yáng)能電池板UO 的負(fù)極地端為參照點(diǎn)進(jìn)行充電電流的監(jiān)測(cè)，所以第二穩(wěn)壓元件DW2的Gnd地端、第二電解電 容C2的負(fù)極、第三電阻R3的一端和第二動(dòng)臂取樣電阻RW2的一端均連接到太陽(yáng)能電池板 UO的負(fù)極地端。第二運(yùn)算放大器UlB的反相輸入端、第三運(yùn)算放大器UlC的輸出端、第二 動(dòng)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(fù)極、場(chǎng)效 應(yīng)管Ql的源極S端和第三電阻R3的一端連接起來(lái)。UlC的反相輸入端與RW2的動(dòng)臂端相 連。電流負(fù)反饋信號(hào)取自第三電阻R3，太陽(yáng)能電池板UO對(duì)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(yùn)算放大器UlC接成普通的負(fù)反饋 正向線性放大器，對(duì)R3兩端的電壓進(jìn)行放大后，傳送到第二運(yùn)算放大器UlB的負(fù)輸入端。當(dāng) UlB負(fù)輸入端的電壓高于正端的基準(zhǔn)電壓時(shí)，UlB輸出迅速變負(fù)，場(chǎng)效應(yīng)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(yùn)算放大器UlC的輸出立即歸0，UlB因正 輸入端電壓高于負(fù)輸入端，所以其輸出立即變高，場(chǎng)效應(yīng)管Ql隨即導(dǎo)通，蓄電池BTl又開(kāi)始 充電，可一充電又導(dǎo)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(yùn)算放大器UlC的放大倍數(shù)決定，調(diào)節(jié)第二動(dòng) 臂取樣電阻RW2可改變UlC的放大倍數(shù)，從而達(dá)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(huì)過(guò)度增加電路的內(nèi)部功耗，影響太陽(yáng)能電池板的效率。
[0018]蓄電池充電控制電路包括一個(gè)蓄電池BTl，一個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管Ql、第四電阻R4和第三電解電容C3。場(chǎng)效應(yīng)管Ql的漏極D端與蓄電池BTl的負(fù)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(yùn)算放大器UlA按開(kāi)環(huán)方式使用，其靈敏度極高，電子開(kāi)關(guān)Ql細(xì)微的輸出紋波就會(huì)受到UlA的調(diào)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(quán)利要求】
1.一種太陽(yáng)能充電控制回路，包括太陽(yáng)能電池板U0、極性保護(hù)二極管DO、太陽(yáng)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(hù)二極管DO的正極連接太陽(yáng)能電池板UO的正極端，極性保護(hù)二極管DO的負(fù)極與蓄電池BTl的正極“ + ”相連接； 太陽(yáng)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(yùn)算放大器U1A，第一電阻R1、第二電阻R2、第一動(dòng)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(fù)極、第二電阻R2的一端連接成公共端與蓄電池BTl的負(fù)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(yùn)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(dòng)臂取樣電阻RWl的一端，第一動(dòng)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(dòng)臂取樣電阻RWl的動(dòng)臂端輸出作為第一運(yùn)算放大器UlA的反相輸入端；第一運(yùn)算放大器UlA的輸出端連到第一二極管Dl的負(fù)極，第一二極管Dl的正極連接到場(chǎng)效應(yīng)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(yáng)能電池UO的負(fù)極地電壓為UlA提供負(fù)電壓； 電流比較器電路包括第二運(yùn)算放大器U1B、第三運(yùn)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(dòng)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(fù)極、第三電阻R3的一端和第二動(dòng)臂取樣電阻RW2的一端一起相連接作為公共端連接到太陽(yáng)能電池UO的負(fù)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(yùn)算放大器UlB的同相輸入端，第二運(yùn)算放大器UlB的輸出端連接到第二二極管D2的負(fù)極，第二二極管D2的正極端連接到場(chǎng)效應(yīng)管Ql的控制極G端；第二運(yùn)算放大器UlB的反相輸入端、第三運(yùn)算放大器UlC的輸出端、第二動(dòng)臂取樣電阻RW2的另一端連接到一起；第三運(yùn)算放大器UlC的同相輸入端與第三電解電容C3的負(fù)極、場(chǎng)效應(yīng)管Ql的源極S端、第三電阻R3的另一端連接起來(lái)；第三運(yùn)算放大器UlC的反相輸入端與第二動(dòng)臂取樣電阻RW2的動(dòng)臂端相連；蓄電池BTl的正極端電壓“ + ”為第二運(yùn)算放大器U1B、第三運(yùn)算放大器UlC提供正電壓，太陽(yáng)能電池UO的負(fù)極地電壓為第二運(yùn)算放大器U1B、第三運(yùn)算放大器UlC提供負(fù)電壓； 蓄電池充電控制電路包括一個(gè)蓄電池BTl，一個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管Ql、第三電解電容C3和第四電阻R4 ;場(chǎng)效應(yīng)管Ql的漏極D端與蓄電池BTl的負(fù)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(chǎng)效應(yīng)管Ql的控制極G端。
【文檔編號(hào)】H02J7/00GK203416011SQ201320446815
【公開(kāi)日】2014年1月29日 申請(qǐng)日期:2013年7月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月25日
【發(fā)明者】楊成忠, 朱亞萍, 劉文亮 申請(qǐng)人:杭州電子科技大學(xué)