CN102109549A - 太阳能充电电流检测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种太阳能充电电流检测装置，其包括：电源稳压单元，其用于提供稳定的电压；比例放大单元，其用于将电流信号转换成电压信号，并将该电压信号放大；指示灯控制单元，其用于接收电压信号并根据该电压信号开关指示灯，该指示灯控制单元包括比较单元和开关单元，比较单元接收电压信号并与参考值比较，开关单元根据比较结果开关指示灯；其中，该电源稳压单元分别与该比例放大单元和该指示灯控制单元相连，该比例放大单元和该指示灯控制单元相连。本发明实现了太阳能充电电流的精确控制，不受太阳能电池电压的变化而变化，并添加指示电路以提示用户充电情况，使用户能及时采取应对措施。

Description

太阳能充电电流检测装置
技术领域
本发明涉及一种太阳能充电电流检测装置。
背景技术
作为绿色无污染能源，太阳能电池在未来的生活中应用越来越广。太阳能电池能够实现光电的转换，这为手机等便携式产品的应急充电提供了一种可能。在手机上的应用，主要是太阳能电池将太阳光通过光伏转换为电压后给锂电池充电，只要暴露在太阳光下，该种充电方式能够在手机关机模式下进行。
要想实现太阳能电池给手机锂电池充电，除了有太阳能电池外，中间的逻辑控制电路是非常重要的，该电路要保证在手机关机时能正常工作。为了实现对太阳能充电的有效控制，我们必须对充电电流的大小等相关参数进行精确侦测。由于目前的太阳能充电电流不是很大，对锂电池性能和寿命的影响较小，所以传统的手机太阳能充电控制电路对充电电流没有做精确的检测。但随着科技的进步，太阳能电池的光伏转换效率会越来越高，充电电流也会越来越大，所以，对电流的控制要求将会越来越高，同时，对电流检测的精度要求也会越来越苛刻。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了精确测量太阳能充电电流，克服传统电流检测不稳定，精度低，受太阳能电池电压波动影响等特点，实现太阳能充电的精确控制，该装置除了将电流的大小线性反映为电压大小外，还将超过一定电流值的情况用点亮指示灯的方式来告知使用者，以便调整太阳能电池的角度以及手机的位置。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：
一种太阳能充电电流检测装置，其特点在于，其包括：
电源稳压单元，其用于提供稳定的电压；
比例放大单元，其用于将电流信号转换成电压信号，并将该电压信号放大；
指示灯控制单元，其用于接收电压信号并根据该电压信号开关指示灯，该指示灯控制单元包括比较单元和开关单元，比较单元接收电压信号并与参考值比较，开关单元根据比较结果开关指示灯；
其中，该电源稳压单元分别与该比例放大单元和该指示灯控制单元相连，该比例放大单元和该指示灯控制单元相连。
优选地，该比例放大单元还包括：
一电流拾取单元，其用于将电流信号转换成电压信号；
一半压电路，其用于将该电压信号的一半分压；
一压降放大电路，其用于将半压电路输出的电压信号放大；
其中该电流拾取单元和该压降放大电路分别与该半压电路连接。
优选地，该指示灯控制单元的比较单元为电压比较器，开关单元为MOS管。
本发明的积极进步效果在于：实现了太阳能充电电流的精确控制，不受太阳能电池电压的变化而变化，并添加指示电路以提示用户充电情况，使用户能及时采取应对措施。
附图说明
图1为本发明的装置的采用电压检测IC的电流检测及指示电路原理图。
图2为本发明的装置的采用比较器的电流检测及指示电路原理图。
图3为本发明的装置中压差放大电路原理图。
图4为本发明的装置中固定比例仪表放大器系列内部原理图。
具体实施方式
下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。
图1为本发明的电流检测及指示电路原理图，其采用电压检测IC，如图1所示，本发明由3部分组成，分别为电源稳压单元、比例放大单元、指示灯控制单元。
电源稳压单元采用宽输入的LDO(稳压器)，它的输入范围需要在7V以上(高于太阳能电池的最高电压)，它的输出电压为3.3V，输出电流高于100mA。该LDO提供给压差放大电路以稳定的电压，从而保证放大电路输出信号的稳定性和高精度。VSOLA为太阳能电池输出的电压，不稳定，随光照强度改变而改变，强光下可到7V，VBAT为输送给电池的电压，它通常等于电池电压，最大不超过4.2V，LDO(4.2V)是为了将不稳定的太阳能电池电压转化为稳定的充电电压，该电压最大值不超过电池最大值，LDO(3.3V)是为了给压差放大单元及指示灯单元提供稳定的电压值。D为防逆流二极管，防止光强较弱时，电池电压倒灌。
比列放大单元由3小部分组成，分别为电流拾取单元，半压电路，压降放大电路。电流拾取单元相当于一个电流传感器，它利用串联在充电电路上的一个小电阻RI将电流转化为一个小电压。半压电路利用两组等值大电阻(100K欧姆)将小电阻两端的电压分压一半，这样做的目在于，压降放大电路的输入电压必须小于该电路的供电电压，否则不能精确测量。压降放大电路可由3运放进行搭建，其好处是放大倍数可任设，但考虑手机空间和成本等因素，一般采用集成的IC代替，该IC专称为仪表放大器。RI为电流侦测电阻，通常取较小的值，一方面为了获取电压降，另一方面要考虑耗能。接在RI两端的4个电阻取高精度等值电阻，要有足够大的阻值，目的是将RI两端的电压降一半后给压差放大电路使用，(电压不降低将超过放大电路工作范围)。V11＝V10/2，V21＝V20/2；V11-V21＝(V10-V20)/2。
电压检测IC用来检测压差放大电路输出的电压值，当达到该型号规定的门槛值后，输出高电平。此时N通道MOS管打开，指示灯L点亮。由于压差放大电路输出的电压与流过RI的电流呈线性关系，指示灯状态的变化能反映电流值的变化。
抑或，参考图2，指示灯控制单元，可分为电压比较器和NMOS部分。电压比较器部分根据实际情况通过调整R1和R2的值从而设置比较器的门槛值。不同的门槛值反映了不同的充电电流的节点大小，该电路中的电阻RU为上拉电阻，取值在1K到10K之间。NMOS的开关受比较器输出电压的控制。当输出高电平时打开NMOS，点亮LED灯，否则关闭，该电路中的电阻RL为限流电阻，其大小根据实际情况选择。
图3为本发明的压降放大电路原理图。以下结合公式对其工作原理进行说明。
由图3，根据运放A1，A2的虚短特性，即运放的正负输入引脚电压相等，则：
V10＝VIN-，V20＝VIN+                                                (1)
根据运放A1，A2的虚断特性，即运放的正负输入引脚高阻抗特性，则：
V20-V10＝(V21-V11)×RG/(2×R1*+RG)                                  (2)
由运放A3组成的放大电路可知，
V21-V11＝(VOUT-VREF)×R2*/R3*                                       (3)
将(3)式代入(2)式整理得，
VOUT-VREF＝(V20-V10)×R3*×(2×R1*+RG)/(R2*×RG)                    (4)
取R1*＝R2*＝R3*，则(4)式简化为，
VOUT-VREF＝(V20-V10)×(2×R1*/RG+1)                                 (5)
将(1)式代入(5)式，同时考虑VREF接地，得，
VOUT＝(VIN+-VIN-)×(2×R1*/RG+1)                                    (6)
结合图1，假设充电电流为I，那么有，
VIN+-VIN-＝(I×RI)/2                                                (7)
将(7)式代入(6)式得，
VOUT＝I×RI(R1*/RG+0.5)                                             (8)
由(8)式可知，只要定下RI，R1*，RG的值，那么压差放大器的输出电压VOUT和充电电流I成比例关系。也就是说压差放大器的输出电压能线性反映充电电流的大小。
本发明的压差放大单元可由仪表放大器替代，见图4。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改。因此，本发明的保护范围由所附权利要求书限定。

Claims (3)

1.一种太阳能充电电流检测装置，其特征在于，其包括：
电源稳压单元，其用于提供稳定的电压；
比例放大单元，其用于将电流信号转换成电压信号，并将该电压信号放大；
指示灯控制单元，其用于接收电压信号并根据该电压信号开关指示灯，该指示灯控制单元包括比较单元和开关单元，比较单元接收电压信号并与参考值比较，开关单元根据比较结果开关指示灯；
其中，该电源稳压单元分别与该比例放大单元和该指示灯控制单元相连，该比例放大单元和该指示灯控制单元相连。
2.如权利要求1所述的太阳能充电电流检测装置，其特征在于，该比例放大单元还包括：
一电流拾取单元，其用于将电流信号转换成电压信号；
一半压电路，其用于将该电压信号的一半分压；
一压降放大电路，其用于将半压电路输出的电压信号放大；
其中该电流拾取单元和该压降放大电路分别与该半压电路连接。
3.如权利要求2所述的太阳能充电电流检测装置，其特征在于，该指示灯控制单元的比较单元为电压比较器，开关单元为MOS管。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102778597A (zh) * 2012-08-04 2012-11-14 无锡隆玛科技股份有限公司 用于光伏电站电压测量中的电压频率转换高压隔离电路
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PB01 Publication
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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