一種弱光弱風(fēng)充電控制電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型為一種弱光弱風(fēng)充電控制電路，屬于電控節(jié)能技術(shù)領(lǐng)域，特別適用于作為無(wú)人值守的小型供電系統(tǒng)，例如光伏發(fā)電及風(fēng)力發(fā)電新能源供電的路燈、高層鐵塔的監(jiān)控系統(tǒng)使用等。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)在的光伏發(fā)電及風(fēng)力發(fā)電，往往都配置蓄電池，在白天和有風(fēng)的情況下蓄電池充電儲(chǔ)存電能，維持夜間及無(wú)風(fēng)情況下給負(fù)載供電。但在光線(xiàn)減弱或風(fēng)力減弱的情況下，光伏發(fā)電或風(fēng)力發(fā)電輸出的電壓低于蓄電池電壓時(shí)，充電停止。這時(shí)光伏發(fā)電或風(fēng)力發(fā)電的輸出能量沒(méi)有得到利用，浪費(fèi)了部分能源。如何將這部分能源也利用起來(lái)，則是一個(gè)新課題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型針對(duì)以上問(wèn)題，設(shè)計(jì)一款弱光弱風(fēng)充電控制電路，本實(shí)用新型的特征是:弱光弱風(fēng)充電控制電路由窗口比較器，升壓器，同步控制三部分組成，同步控制電路與升壓器電路同時(shí)由窗口比較器產(chǎn)生的使能信號(hào)控制啟動(dòng)或停止。
[0004]I)，窗口比較器設(shè)定了輸入電壓Uin的下閥值山和上閥值1]2兩個(gè)電壓閥值，當(dāng)輸入電壓Uin的值小于下閥值山時(shí)或大于上閥值1]2時(shí)，這兩種情況下都禁止后續(xù)升壓器電路和同步控制電路工作；只有當(dāng)輸入電壓Uin的值介于下閥值山和上閥值1]2之間時(shí)，才啟動(dòng)后續(xù)升壓器電路和同步控制電路工作;窗口比較器還產(chǎn)生一個(gè)使能信號(hào)控制后續(xù)升壓器啟動(dòng)或停止;窗口比較器的具體電路如下:電阻Rl的一端連接輸入電壓Uin的正極(1)，電阻Rl的另一端連接電阻R2的一端，電阻R2的另一端連接輸入電壓Uiη的負(fù)極(2 ) ; PNP三極管V2的發(fā)射極連接輸入電壓Uin的正極(I)，三極管V2的集電極連接電阻R3的一端，電阻R3的另一端連接電阻R4的一端和電容CI的一端以及電阻Rl和電阻R2的串聯(lián)節(jié)點(diǎn)(3)，電容Cl的另一端連接輸入電壓Uin的負(fù)極(2);電阻R5的一端連接輸入電壓Uin的正極(I)，電阻R5的另一端連接穩(wěn)壓管VDl的負(fù)極和三極管V2的基極，穩(wěn)壓管VDl的正極連接電阻R6的一端，電阻R6的另一端連接三端可調(diào)精密電壓基準(zhǔn)NI的陰極K和電阻RO的一端，三端可調(diào)精密電壓基準(zhǔn)NI的陽(yáng)極A和電阻RO的另一端連接輸入電壓Uin的負(fù)極(2)，電阻R4的另一端連接三端可調(diào)精密電壓基準(zhǔn)NI的參考R;從電阻R6和三端可調(diào)精密電壓基準(zhǔn)NI的串聯(lián)節(jié)點(diǎn)(4 )引出使能信號(hào)控制升壓器啟動(dòng)或停止。
[0005]2)，升壓器電路選取現(xiàn)有集成電路作控制芯片，控制芯片的起?？刂埔_連接窗口比較器產(chǎn)生的使能信號(hào)；去掉了常規(guī)升壓器電路中的肖特基二極管，該肖特基二極管由后續(xù)同步控制電路替代。
[0006]3)，同步控制電路具體如下:二極管VD3的負(fù)極、穩(wěn)壓管VD5的負(fù)極以及電容C2的一端連接最終輸出電壓Uout的正極(5); 二極管VD3的正極連接穩(wěn)壓管VD4的負(fù)極，穩(wěn)壓管VD4的正極連接輸入電壓Uin的負(fù)極(2);穩(wěn)壓管VD5的正極連接電阻R7的一端，電阻R7的另一端連接二極管VD6的正極，二極管VD6的負(fù)極連接N溝道場(chǎng)效應(yīng)管Vl的柵極和PNP三極管V3的發(fā)射極，三極管V3的集電極和場(chǎng)效應(yīng)管Vl的源極連接輸入電壓Uin的負(fù)極(2);三極管V3的基極連接到二極管VD3的正極與穩(wěn)壓管VD4的負(fù)極這個(gè)串聯(lián)節(jié)點(diǎn)上，三極管V3的基極還連接到電阻R7的另一端與二極管VD6的正極這個(gè)串聯(lián)節(jié)點(diǎn)上；電容C2的另一端連接穩(wěn)壓管VD5的正極與電阻R7的一端這個(gè)串聯(lián)節(jié)點(diǎn)上；肖特基二極管VD7的正極連接場(chǎng)效應(yīng)管Vl的漏極，肖特基二極管VD7的負(fù)極連接場(chǎng)效應(yīng)管Vl的源極;場(chǎng)效應(yīng)管Vl的漏極作為最終輸出電壓Uout的負(fù)極(6 )，負(fù)載RL連接在最終輸出電壓Uout的正極(5 )和負(fù)極(6 )之間。
[0007]當(dāng)光伏發(fā)電或風(fēng)力發(fā)電的輸出高于蓄電池電壓時(shí)，該控制電路不干預(yù)、影響蓄電池正常充電；而當(dāng)光伏發(fā)電或風(fēng)力發(fā)電的輸出低于蓄電池電壓時(shí)，則啟動(dòng)一個(gè)升壓電路，繼續(xù)給蓄電池充電，這樣便成功地解決了弱光弱風(fēng)情況下不能充電的難題，比較充分地利用了弱光弱風(fēng)能量。
[0008]該弱光弱風(fēng)充電控制電路由窗口比較器，升壓器，同步控制三部分組成，它們分別對(duì)應(yīng)附圖中A、B、C三個(gè)虛線(xiàn)框內(nèi)的電路。因弱光弱風(fēng)情況下發(fā)出的電本就微弱，要特別注意解決好提高電路效率的問(wèn)題，增加C虛線(xiàn)框內(nèi)同步控制電路能提高電能傳輸效率。
【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1為本實(shí)用新型弱光弱風(fēng)充電控制電路一個(gè)實(shí)施例的電路圖，升壓器采用了集成電路Q(chēng)X5305作控制芯片。
[0010]圖2為升壓器常規(guī)電路，與圖1相比較，增加了一個(gè)肖特基二極管VD03，省去了同步控制這部分電路。
【具體實(shí)施方式】
[0011]圖1是本實(shí)用新型弱光弱風(fēng)充電技術(shù)一個(gè)實(shí)施例，以下以光伏發(fā)電為例來(lái)進(jìn)一步解釋附圖和實(shí)用新型所在，若是風(fēng)力發(fā)電則需將發(fā)出的交流電整流濾波成直流輸出即可。
[0012]圖1所示電路圖中有A、B、C三個(gè)虛線(xiàn)框，A虛線(xiàn)框內(nèi)的電路為窗口比較器，B虛線(xiàn)框內(nèi)的電路為升壓器，C虛線(xiàn)框內(nèi)的電路為同步控制。
[0013]先解釋作為窗口比較器的A虛線(xiàn)框的功能。設(shè)光伏發(fā)電發(fā)出的直流電壓為Uin(以下簡(jiǎn)稱(chēng)Uin為輸入電壓)，其中(I)端為正極，(2)端為負(fù)極，輸入電壓Uin為窗口比較器供電，窗口比較器可感知Uin電壓的高低。如果光線(xiàn)較強(qiáng)，輸入電壓Uin高于某個(gè)電壓值，可供蓄電池正常充電，這個(gè)值約定稱(chēng)作上閥值;或者是光線(xiàn)非常弱(例如夜間)，輸入電壓Uin低于某個(gè)電壓值，這個(gè)值約定稱(chēng)作下閥值;在這兩種情況下都禁止B虛線(xiàn)框內(nèi)的升壓器電路和C虛線(xiàn)框內(nèi)的同步控制電路工作。只有當(dāng)輸入電壓Uin的值介于下閥值和上閥值之間，則啟動(dòng)B虛線(xiàn)框內(nèi)的升壓器電路和C虛線(xiàn)框內(nèi)的同步控制電路工作。
[0014]A虛線(xiàn)框內(nèi)的窗口比較器具體電路如下:電阻Rl的一端連接輸入電壓Uin的正極
(I)，電阻Rl的另一端連接電阻R2的一端，電阻R2的另一端連接輸入電壓Uin的負(fù)極(2); PNP三極管V2的發(fā)射極連接輸入電壓Uin的正極(I)，三極管V2的集電極連接電阻R3的一端，電阻R3的另一端連接電阻R4的一端和電容Cl的一端以及電阻Rl和電阻R2的串聯(lián)節(jié)點(diǎn)(3)，為下文敘述方便計(jì)，把節(jié)點(diǎn)(3)約定稱(chēng)為“分壓節(jié)點(diǎn)”，電容Cl的另一端連接輸入電壓Uin的負(fù)極(2);電阻R5的一端連接輸入電壓Uin的正極(I)，電阻R5的另一端連接穩(wěn)壓管VDl的負(fù)極和三極管V2的基極，穩(wěn)壓管VDl的正極連接電阻R6的一端，電阻R6的另一端連接三端可調(diào)精密電壓基準(zhǔn)NI的陰極K和電阻RO的一端，三端可調(diào)精密電壓基準(zhǔn)NI的陽(yáng)極A和電阻RO的另一端連接輸入電壓Uin的負(fù)極(2)，電阻R4的另一端連接三端可調(diào)精密電壓基準(zhǔn)NI的參考R;從電阻R6的另一端和三端可調(diào)精密電壓基準(zhǔn)NI的陰極K的串聯(lián)節(jié)點(diǎn)(4)引出使能信號(hào)控制升壓器啟動(dòng)或停止，為下文敘述方便計(jì)，把節(jié)點(diǎn)(4)約定稱(chēng)為“使能節(jié)點(diǎn)”。
[0015]標(biāo)號(hào)為NI的元件型號(hào)為T(mén)L431，是三端可調(diào)精密電壓基準(zhǔn)，該元件有陰極K、陽(yáng)極A和參考R三個(gè)引腳。本實(shí)施例將NI元件變通作比較器用，當(dāng)分壓節(jié)點(diǎn)(3)的電壓高于2.5伏時(shí)，NI元件導(dǎo)通，使能節(jié)點(diǎn)(4)便處于低電平狀態(tài);反之當(dāng)分壓節(jié)點(diǎn)(3)的電壓低于2.5伏時(shí)，NI元件截止，使能節(jié)點(diǎn)(4)便處于高電平狀態(tài)。
[0016]電阻Rl和電阻R2串聯(lián)后接在輸入電壓Uin的兩端，光伏電池在不同光照強(qiáng)度下發(fā)出的電壓大小不同，電阻R2上的分壓作為輸入電壓Uin的取樣電壓。若輸入電壓Uin足夠高，分壓節(jié)點(diǎn)(3)的電壓可達(dá)到2.5伏或以上，可使NI元件導(dǎo)通，使能節(jié)點(diǎn)(4)便為低電平；否則NI元件為截止?fàn)顟B(tài)，使能節(jié)點(diǎn)(4)便為高電平。
[0017]在三極管V2截止的情況下，分壓節(jié)點(diǎn)(3)的電壓U3 = Uin [ R2八R1+R2)]，若要使U3 2 2.5伏，則必須Uin =Ui > 2.5 [ 1+(R2/R1)]伏，這個(gè)U1電壓值作為輸入電壓Uin的下閥值。一旦U3 2 2.5伏，使能節(jié)點(diǎn)(4)便為低電平，適當(dāng)選取穩(wěn)壓管VDl的穩(wěn)壓值，使瓜電壓此時(shí)能擊穿穩(wěn)壓管VDl，于是三極管V2便得到基極電流而導(dǎo)通[該基極電流由(I)端—VI的發(fā)射極—穩(wěn)壓管VD1 —電阻R6—N1元件TL431 — (2)端]，忽略三極管V2的導(dǎo)通壓降，此時(shí)電阻R3與電阻Rl成并聯(lián)關(guān)系，設(shè)電阻R3與電阻Rl并聯(lián)后的值為Rr，而Rr<Rl。若要保持U3 2 2.5伏，則必須Uin = UP 2.5[1 + (R2/Rr)]伏。由于Rr<Rl，所以