CN104578221A - 带mppt功能的电压自适应太阳能充电器及其使用方法 - Google Patents

带mppt功能的电压自适应太阳能充电器及其使用方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104578221A
CN104578221A CN201310516572.0A CN201310516572A CN104578221A CN 104578221 A CN104578221 A CN 104578221A CN 201310516572 A CN201310516572 A CN 201310516572A CN 104578221 A CN104578221 A CN 104578221A
Authority
CN
China
Prior art keywords
voltage
electric capacity
conversion module
mppt
solar panel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201310516572.0A
Other languages
English (en)
Inventor
王念春
吴晓玉
秦天平
王晓龙
丁凯
滕春阳
江志明
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JIANGSU ENWINT NEW ENERGY TECHNOLOGY Co Ltd
Southeast University
Original Assignee
JIANGSU ENWINT NEW ENERGY TECHNOLOGY Co Ltd
Southeast University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by JIANGSU ENWINT NEW ENERGY TECHNOLOGY Co Ltd, Southeast University filed Critical JIANGSU ENWINT NEW ENERGY TECHNOLOGY Co Ltd
Priority to CN201310516572.0A priority Critical patent/CN104578221A/zh
Publication of CN104578221A publication Critical patent/CN104578221A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/66—Regulating electric power
    • G05F1/67—Regulating electric power to the maximum power available from a generator, e.g. from solar cell
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2207/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J2207/20—Charging or discharging characterised by the power electronics converter

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

本发明涉及一种带MPPT功能的电压自适应太阳能充电器及其使用方法，包括太阳能电池板、DC-DC变换模块和MPPT控制模块；DC-DC变换模块的控制端连接MPPT控制模块，DC-DC变换模块的输入端连接太阳能电池板的正负极性端，DC-DC模块的输出端连接便携式充电设备的正负极性端；MPPT控制模块包括MCU控制单元，以及与MCU控制单元相连的第一电压检测单元、第二电压检测单元、测温单元、辅助电源和液晶显示单元；辅助电源和第一电压检测单元均连接太阳能电池板的正负极性端；第二电压检测单元连接到便携式充电设备的正负极性端。本发明有电压自适应功能，太阳能利用率高，充电速度快，能给多种便携式设备电池充电。

Description

带MPPT功能的电压自适应太阳能充电器及其使用方法
技术领域
本发明涉及太阳能充电器技术领域，特别是涉及一种带MPPT功能的电压自适应太阳能充电器及其使用方法。
背景技术
目前，大多数便携式电子产品是由电池供电，而电池的电量通常是通过充电器从电网中获得。在没有市电的情况下，因为电池电量不足给人们的工作、生活带来诸多不便。
现在市场上也有很多充电器，例如一般的手机充电器只能利用市电资源，而当手机使用者置身于荒郊野外或旅行探险求救时手机突然没电，手机无法实现充电，无法与外界联络。而特殊类型的充电器—如太阳能充电器，一般只能提供一种充电电压，仅能对同一个或同一类的电子设备充电，通用性较差。且现有的太阳能充电器的太阳能利用率低，没有最大限地利用光能，使得充电速度较慢。
因此，针对现有技术不足，提供一种电压自适应的、太阳能利用率高的太阳能充电器甚为必要。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术存在的缺陷，提供一种太阳能利用率高的带MPPT功能的电压自适应太阳能充电器及其使用方法。
实现本发明目的的技术方案是：一种带MPPT功能的电压自适应太阳能充电器，包括太阳能电池板、DC-DC变换模块和MPPT控制模块；所述DC-DC变换模块的控制端连接MPPT控制模块，DC-DC变换模块的输入端连接太阳能电池板的正负极性端，DC-DC模块的输出端连接便携式充电设备的正负极性端；所述MPPT控制模块包括MCU控制单元，以及与MCU控制单元相连的第一电压检测单元、第二电压检测单元、测温单元、辅助电源和液晶显示单元；所述辅助电源和第一电压检测单元均连接太阳能电池板的正负极性端；所述第二电压检测单元连接到便携式充电设备的正负极性端。
上述技术方案所述DC-DC变换模块为同步整流Buck电路，DC-DC变换模块包括MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q3、电容C2、电容C3、电容C4、二极管D1和电感L；所述MOS管Q1的漏极D接太阳能电池板的正极性端；所述二极管D1的负极性端、电容C3的正极性端、MOS管Q2的漏极D、电容C4的正极性端和MOS管Q3的漏极D相连后连接到MOS管Q1的源极S上，二极管D1的正极性端、电容C3的负极性端、MOS管Q2的源极S和电容C4的负极性端相连后接太阳能电池板的负极性端；所述电感L的两端分别接MOS管Q2的漏极D和电容C4的正极性端；所述便携式设备的正负极性端分别连接MOS管Q3的源极S和太阳能电池板的负极性端。
上述技术方案所述辅助电源具有电源芯片LM2841；所述太阳能电池板的正极性端通过二极管D2接电源芯片LM2841的Vin端和SHDN端；所述电源芯片LM2841的SHDN端与GND端之间连接有并联设置的电容C5和电容C6，CB端与FB端之间依次连接有电容C7、电感L4和电阻R4；SW端与接电容C7的负极性端，SW端通过反向设置的电容D3连接到GND端；FB端通过电阻R3连接到GND端；所述电感L4、电阻R2的连接点与GND端之间连接有并联设置的电容C8和电容C9。
上述技术方案所述DC-DC变换模块中的电感L为贴片式电感。
上述技术方案所述液晶显示单元为COG液晶。
上述技术方案所述MCU控制单元为ARM或DSP。
一种带MPPT功能的电压自适应太阳能充电器的使用方法，使用步骤如下：
1）开机；
2）初始化MCU芯片；
3）MCU控制单元控制电压检测单元开始检测，第一电压检测单元的检测太阳能电池板的电压，第二电压检测单元检测便携式设备的电压；
4）电压检测单元将检测到的电压信息送到所述MCU控制单元，MCU控制单元将太阳能电池板电压与便携式设备电池电压进行比较；
5）如果太阳能电池板电压大于被充电设备电池电压，则控制开关管Q1开通，允许DC-DC变换模块对待充电设备电池充电，所述MCU控制单元根据接收到的电压信息判断被充电设备电池的电压等级，从而改变相应的参数控制DC/DC变换模块的输出电压，实现安全准确的充电，同时MCU控制单元控制DC-DC变换模块实现最大功率点跟踪（MPPT）功能；
如果太阳能电池板电压不大于被充电设备电池电压，则控制开关管Q1关断，以防止待充电设备电池对充电器进行放电，从而保护DC-DC变换模块和太阳能MCU控制模块，即时将太阳能电池板电压、便携式设备电池的电压、环境温度及实时充电功率等信息发给液晶显示模块，并控制COG液晶进行显示；
6）关机。
采用上述技术方案后，本发明具有以下积极的效果：
（1）本发明的DC-DC模块中的电感元件使用贴片电感，使得充电器体积大为缩小，便于携带；
（2）本发明能够实现MPPT功能，太阳能利用率高，充电速度快；
（3）本发明具有电压自适应功能，能够给手机、照相机等多种便携式设备电池充电。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1为本发明的原理框图；
图2为本发明的辅助电源的电路图；
附图中标号为：太阳能电池板1、DC-DC变换模块2、MPPT控制模块3、MCU控制单元31、第一电压检测单元32、第二电压检测单元33、测温单元34、辅助电源35、液晶显示单元36。
具体实施方式
（实施例1）
见图1，本发明包括太阳能电池板1、DC-DC变换模块2和MPPT控制模块3；DC-DC变换模块2的控制端连接MPPT控制模块3，DC-DC变换模块2的输入端连接太阳能电池板1的正负极性端，DC-DC模块的输出端连接便携式充电设备的正负极性端；MPPT控制模块3包括MCU控制单元31，以及与MCU控制单元31相连的第一电压检测单元32、第二电压检测单元33、测温单元34、辅助电源35和液晶显示单元36；辅助电源35和第一电压检测单元32均连接太阳能电池板1的正负极性端；第二电压检测单元33连接到便携式充电设备的正负极性端，MCU控制单元31为ARM或DSP，液晶显示单元36为COG液晶，测温单元34能够检测周围的环境温度并在液晶显示单元36上显示。
DC-DC变换模块2为同步整流Buck电路，DC-DC变换模块2包括MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q3、电容C2、电容C3、电容C4、二极管D1和电感L；MOS管Q1的漏极D接太阳能电池板1的正极性端；二极管D1的负极性端、电容C3的正极性端、MOS管Q2的漏极D、电容C4的正极性端和MOS管Q3的漏极D相连后连接到MOS管Q1的源极S上，二极管D1的正极性端、电容C3的负极性端、MOS管Q2的源极S和电容C4的负极性端相连后接太阳能电池板1的负极性端；DC-DC变换模块2中的电感L为贴片式电感，电感L的两端分别接MOS管Q2的漏极D和电容C4的正极性端；便携式设备的正负极性端分别连接MOS管Q3的源极S和太阳能电池板1的负极性端。
见图2，辅助电源35具有电源芯片LM2841；LM2841芯片是宽电压输入，稳定电压输出的一款电源芯片，其做大输出电流可达300mA，最大工作频率为1.25MHz，其输入电压范围为4.5V-42V，其输出电压可给所述MCU控制单元和液晶显示单元供电。太阳能电池板1的正极性端通过二极管D2接电源芯片LM2841的Vin端和SHDN端；电源芯片LM2841的SHDN端与GND端之间连接有并联设置的电容C5和电容C6，CB端与FB端之间依次连接有电容C7、电感L4和电阻R4；SW端与接电容C7的负极性端，SW端通过反向设置的电容D3连接到GND端；FB端通过电阻R3连接到GND端；电感L4、电阻R2的连接点与GND端之间连接有并联设置的电容C8和电容C9。
一种带MPPT功能的电压自适应太阳能充电器的使用方法，使用步骤如下：
1）开机；
2）初始化MCU芯片；
3）MCU控制单元31控制电压检测单元开始检测，第一电压检测单元32的检测太阳能电池板1的电压，第二电压检测单元33检测便携式设备的电压；
4）电压检测单元将检测到的电压信息送到MCU控制单元31，MCU控制单元31将太阳能电池板1电压与便携式设备电池电压进行比较；
5）如果太阳能电池板1电压大于被充电设备电池电压，则控制开关管Q1开通，允许DC-DC变换模块2对待充电设备电池充电，MCU控制单元31根据接收到的电压信息判断被充电设备电池的电压等级，从而改变相应的参数控制DC/DC变换模块的输出电压，实现安全准确的充电，同时MCU控制单元31控制DC-DC变换模块2实现最大功率点跟踪MPPT功能；
如果太阳能电池板1电压不大于被充电设备电池电压，则控制开关管Q1关断，以防止待充电设备电池对充电器进行放电，从而保护DC-DC变换模块2和太阳能MCU控制模块，即时将太阳能电池板1电压、便携式设备电池的电压、环境温度及实时充电功率等信息发给液晶显示模块，并控制COG液晶进行显示；
6）关机。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种带MPPT功能的电压自适应太阳能充电器，其特征在于：包括太阳能电池板（1）、DC-DC变换模块（2）和MPPT控制模块（3）；所述DC-DC变换模块（2）的控制端连接MPPT控制模块（3），DC-DC变换模块（2）的输入端连接太阳能电池板（1）的正负极性端，DC-DC模块的输出端连接便携式充电设备的正负极性端；所述MPPT控制模块（3）包括MCU控制单元（31），以及与MCU控制单元（31）相连的第一电压检测单元（32）、第二电压检测单元（33）、测温单元（34）、辅助电源（35）和液晶显示单元（36）；所述辅助电源（35）和第一电压检测单元（32）均连接太阳能电池板（1）的正负极性端；所述第二电压检测单元（33）连接到便携式充电设备的正负极性端。
2.根据权利要求1所述的带MPPT功能的电压自适应太阳能充电器，其特征在于：所述DC-DC变换模块（2）为同步整流Buck电路，DC-DC变换模块（2）包括MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q3、电容C2、电容C3、电容C4、二极管D1和电感L；所述MOS管Q1的漏极D接太阳能电池板（1）的正极性端；所述二极管D1的负极性端、电容C3的正极性端、MOS管Q2的漏极D、电容C4的正极性端和MOS管Q3的漏极D相连后连接到MOS管Q1的源极S上，二极管D1的正极性端、电容C3的负极性端、MOS管Q2的源极S和电容C4的负极性端相连后接太阳能电池板（1）的负极性端；所述电感L的两端分别接MOS管Q2的漏极D和电容C4的正极性端；所述便携式设备的正负极性端分别连接MOS管Q3的源极S和太阳能电池板（1）的负极性端。
3.根据权利要求2所述的带MPPT功能的电压自适应太阳能充电器，其特征在于：所述辅助电源（35）具有电源芯片LM2841；所述太阳能电池板（1）的正极性端通过二极管D2接电源芯片LM2841的Vin端和SHDN端；所述电源芯片LM2841的SHDN端与GND端之间连接有并联设置的电容C5和电容C6，CB端与FB端之间依次连接有电容C7、电感L4和电阻R4；SW端与接电容C7的负极性端，SW端通过反向设置的电容D3连接到GND端；FB端通过电阻R3连接到GND端；所述电感L4、电阻R2的连接点与GND端之间连接有并联设置的电容C8和电容C9。
4.根据权利要求2所述的带MPPT功能的电压自适应太阳能充电器，其特征在于：所述DC-DC变换模块（2）中的电感L为贴片式电感。
5.根据权利要求3所述的带MPPT功能的电压自适应太阳能充电器，其特征在于：所述液晶显示单元（36）为COG液晶。
6.根据权利要求3所述的带MPPT功能的电压自适应太阳能充电器，其特征在于：所述MCU控制单元（31）为ARM或DSP。
7.一种带MPPT功能的电压自适应太阳能充电器的使用方法，其特征在于，使用步骤如下：
1）开机；
2）初始化MCU芯片；
3）MCU控制单元（31）控制电压检测单元开始检测，第一电压检测单元（32）的检测太阳能电池板（1）的电压，第二电压检测单元（33）检测便携式设备的电压；
4）电压检测单元将检测到的电压信息送到所述MCU控制单元（31），MCU控制单元（31）将太阳能电池板（1）电压与便携式设备电池电压进行比较；
5）如果太阳能电池板（1）电压大于被充电设备电池电压，则控制开关管Q1开通，允许DC-DC变换模块（2）对待充电设备电池充电，所述MCU控制单元（31）根据接收到的电压信息判断被充电设备电池的电压等级，从而改变相应的参数控制DC/DC变换模块的输出电压，实现安全准确的充电，同时MCU控制单元（31）控制DC-DC变换模块（2）实现最大功率点跟踪MPPT功能；
如果太阳能电池板（1）电压不大于被充电设备电池电压，则控制开关管Q1关断，以防止待充电设备电池对充电器进行放电，从而保护DC-DC变换模块（2）和太阳能MCU控制模块即时将太阳能电池板（1）电压、便携式设备电池的电压、环境温度及实时充电功率等信息发给液晶显示模块，并控制COG液晶进行显示；
6）关机。
CN201310516572.0A 2013-10-28 2013-10-28 带mppt功能的电压自适应太阳能充电器及其使用方法 Pending CN104578221A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310516572.0A CN104578221A (zh) 2013-10-28 2013-10-28 带mppt功能的电压自适应太阳能充电器及其使用方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310516572.0A CN104578221A (zh) 2013-10-28 2013-10-28 带mppt功能的电压自适应太阳能充电器及其使用方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN104578221A true CN104578221A (zh) 2015-04-29

Family

ID=53093684

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310516572.0A Pending CN104578221A (zh) 2013-10-28 2013-10-28 带mppt功能的电压自适应太阳能充电器及其使用方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104578221A (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104868566A (zh) * 2015-06-24 2015-08-26 张宏昱 一种太阳能控制器及太阳能充电系统
CN104980101A (zh) * 2015-07-10 2015-10-14 广州奥鹏能源科技有限公司 一种智能型太阳能电池控制装置及方法
CN105958600A (zh) * 2016-06-28 2016-09-21 西安科技大学 基于arm控制的太阳能手机充电电源系统
CN106026387A (zh) * 2016-05-18 2016-10-12 东南大学 一种电力电网输电线路监测系统电源的最大能量采集方法
WO2017148118A1 (zh) * 2016-03-03 2017-09-08 中兴通讯股份有限公司 一种光伏充电手机套
CN113037209A (zh) * 2021-03-09 2021-06-25 杭州中科先进技术研究院有限公司 一种碲化镉光伏组件的降压与功率优化装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101179198A (zh) * 2006-11-08 2008-05-14 深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司 一种同步整流型电池充电电路及其保护电路
CN101202520A (zh) * 2007-11-07 2008-06-18 上海大学 光伏发电系统直接电流控制的最大功率点跟踪方法
CN201369576Y (zh) * 2008-12-04 2009-12-23 新疆新能源股份有限公司 风力/光伏两用充电控制器
US20110006727A1 (en) * 2009-07-10 2011-01-13 David Blau Solar battery charger
CN203645353U (zh) * 2013-10-28 2014-06-11 东南大学 一种带mppt功能的电压自适应太阳能充电器

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101179198A (zh) * 2006-11-08 2008-05-14 深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司 一种同步整流型电池充电电路及其保护电路
CN101202520A (zh) * 2007-11-07 2008-06-18 上海大学 光伏发电系统直接电流控制的最大功率点跟踪方法
CN201369576Y (zh) * 2008-12-04 2009-12-23 新疆新能源股份有限公司 风力/光伏两用充电控制器
US20110006727A1 (en) * 2009-07-10 2011-01-13 David Blau Solar battery charger
CN203645353U (zh) * 2013-10-28 2014-06-11 东南大学 一种带mppt功能的电压自适应太阳能充电器

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104868566A (zh) * 2015-06-24 2015-08-26 张宏昱 一种太阳能控制器及太阳能充电系统
CN104868566B (zh) * 2015-06-24 2018-05-01 张宏昱 一种太阳能控制器及太阳能充电系统
CN104980101A (zh) * 2015-07-10 2015-10-14 广州奥鹏能源科技有限公司 一种智能型太阳能电池控制装置及方法
WO2017148118A1 (zh) * 2016-03-03 2017-09-08 中兴通讯股份有限公司 一种光伏充电手机套
CN107149250A (zh) * 2016-03-03 2017-09-12 中兴通讯股份有限公司 一种光伏充电手机套
CN106026387A (zh) * 2016-05-18 2016-10-12 东南大学 一种电力电网输电线路监测系统电源的最大能量采集方法
CN105958600A (zh) * 2016-06-28 2016-09-21 西安科技大学 基于arm控制的太阳能手机充电电源系统
CN113037209A (zh) * 2021-03-09 2021-06-25 杭州中科先进技术研究院有限公司 一种碲化镉光伏组件的降压与功率优化装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN202651863U (zh) 充电器及充电系统
CN104578221A (zh) 带mppt功能的电压自适应太阳能充电器及其使用方法
CN103269105B (zh) 备用电源的自控制多电压输出系统
CN104155892B (zh) 利用单片机io口微弱能量收集技术的电路和方法
CN205610297U (zh) 一种节能充电自动控制电路
CN203278376U (zh) 备用电源的自控制多电压输出系统
CN203942297U (zh) 双直流无缝切换装置移动电源
CN203645353U (zh) 一种带mppt功能的电压自适应太阳能充电器
CN203233202U (zh) 一种风力发电充电装置
CN202634032U (zh) 通过usb接口为手持设备进行充电的移动互联设备
CN204597597U (zh) 一种家用太阳能供电系统
CN203151175U (zh) 一种太阳能便携式应急供电系统
CN203840007U (zh) 太阳能智能无线充电器
CN204721218U (zh) 升压与线性充电共用功率器件的移动电源转换器
CN204761116U (zh) 一种节能环保的移动电源
CN211655760U (zh) 一种基于硬件控制的锂电池动态充放电管理电路
CN203537053U (zh) 一种led 照明灯应急电源
CN203951221U (zh) 一种不间断电源充电电路
CN202586384U (zh) 一种便携式多功能太阳能充电器
CN207134835U (zh) 公用母线型电源
CN203014706U (zh) 一种用于摄像机的高效交、直流同端口输入的电源装置
CN201075857Y (zh) 带有太阳能充电装置的护套
CN203984067U (zh) 大功率手机充电器
CN205017079U (zh) 一种直流稳压充电器
CN106532899A (zh) 一种利用太阳能的笔记本计算机电源

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
AD01 Patent right deemed abandoned

Effective date of abandoning: 20180713

AD01 Patent right deemed abandoned