CN105207305A - 基于太阳能充电技术的故障指示器监测终端 - Google Patents

Abstract

基于太阳能充电技术的故障指示器监测终端，包括CPU模块、供电模块、无线射频模块、GPRS通信模块，其中供电模块包括充电控制芯片，其与功率控制电路、电压反馈调节电路、温度状态检测电路、充电状态显示电路分别连接；通过采用BQ24650芯片来做充电控制芯片专门用于太阳能为蓄电池充电并具有最大功率点跟踪的同步交换模式，BQ24650充电控制芯片采用恒压云算法来跟踪太阳能电池板的最大功率点，其中输入电压经过电阻分压后连接至BQ24650的MPPSET引脚，当检测到MPPSET引脚电压低于1.2V时，则自动降低充电电流才保持充电电压恒定，从而使太阳能电池板工作在最大功率点，提高了太阳能电池的充电效率，保证故障指示器监测终端能长期稳定的工作。

Description

基于太阳能充电技术的故障指示器监测终端

技术领域

本发明涉及太阳能充电技术领域，具体涉及基于太阳能充电技术的故障指示器监测终端。

背景技术

在电力系统内，需要使用故障指示器远传通信终端来收集输电线路上的故障信息，上传给主站系统供人们分析输电线路的故障情况；由于该设备一般都安装在户外的高压输电线下，并采用太阳能和后备电池的供电方式，当有阳光时，太阳能充电的原理是通过光能转换为电能并通过控制电路储存到内置蓄电池；当阳光不足时，完全由后备电池供电；然而一般的太阳能供电设计效率低，后备电池的充电不足，当持续出现阴雨天气时，将导致故障指示器远传通信终端无法正常工作。

发明内容

本发明的目的是为保证故障指示器远传通信终端电源能长期稳定的工作，提高太阳能电池的充电能力的基于太阳能充电技术的故障指示器监测终端。

本发明通过以下技术方案实现：基于太阳能充电技术的故障指示器监测终端，包括CPU模块、供电模块、无线射频模块、GPRS通信模块，所述供电模块包括充电控制芯片、功率控制电路、电压反馈调节电路、温度状态检测电路、充电状态显示电路，所述充电控制芯片与功率控制电路、电压反馈调节电路、温度状态检测电路、充电状态显示电路分别连接；所述充电控制芯片为BQ24650；所述温度状态检测电路包括第四电阻、第八电阻、热敏电阻，所述热敏电阻的一端和所述第八电阻的一端接地，所述热敏电阻的另一端连接所述第八电阻的另一端，所述第四电阻的一端连接所述第八电阻的另一端，所述第八电阻的另一端还连接所述充电控制芯片的TS引脚；所述充电状态显示电路包括第十一电阻、第十二电阻、第一发光二极管、第二发光二极管，所述第十一电阻和第十二电阻的一端都与电源VIN连接，所述第十一电阻的另一端连接所述第一发光二极管的正极，所述第十二电阻的另一端连接所述第二发光二极管的正极，所述第一发光二极管的负极连接所述充电控制芯片的STAT1引脚，所述第二发光二极管的负极连接所述充电控制芯片的STAT2引脚；所述电压反馈调节电路包括第七电阻、第九电阻、第六电容，所述充电控制芯片的VFB引脚连接所述第九电阻的一端，所述第九电阻的另一端接地，所述第九电阻的一端连接所述第七电阻的一端，所述第六电容的一端连接所述第七电阻的一端，所述第七电阻的另一端和所述第六电容的另一端连接VBAT电池；所述功率控制电路包括第一MOS管、第二MOS管、电感、自举电容、自举二极管，所述充电控制芯片的PH引脚连接所述自举电容的一端，所述自举电容的一端还连接所述第一MOS管的源极，所述自举电容的另一端连接所述自举二极管的负极，所述自举二极管的正极连接所述充电控制芯片的REON引脚，所述充电控制芯片的HIDRV引脚连接所述第一MOS管的栅极，所述充电控制芯片的LODRV引脚连接所述第二MOS管的栅极，所述第一MOS管的源极连接所述第二MOS管的漏极，所述第二MOS管的源极接地，所述第一MOS管的漏极连接Vout电源输出。

本发明通过采用BQ24650芯片来做充电控制芯片专门用于太阳能为蓄电池充电，而且具有最大功率点跟踪的同步交换模式，并对电池的充电包括预充电、恒流充电和恒压充电三种模式；BQ24650充电控制芯片采用恒压云算法来跟踪太阳能电池板的最大功率点，其中输入电压经过电阻分压后连接至BQ24650的MPPSET引脚，当检测到MPPSET引脚电压低于1.2V时，则自动降低充电电流才保持充电电压恒定，从而使太阳能电池板工作在最大功率点，提高了太阳能电池的充电效率，保证故障指示器远传通信终端能长期稳定的工作。

本发明的有益之处在于：1）充电控制芯片采用恒压云算法来跟踪太阳能电池板的最大功率点，使得太阳能电池板保持工作在最大功率点，提高了太阳能电池的充电效率，保证故障指示器远传通信终端能长期稳定的工作；2）采用温度检测电路，通过监控TS引脚的电压来判断外部蓄电池的温度，在温度过高或过低时自动停止对电池充电。

附图说明

图1为本发明的系统框图。

图2为本发明的电路图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式，对本发明作进一步描述。

见图1至图2，基于太阳能充电技术的故障指示器监测终端，包括CPU模块、供电模块、无线射频模块、GPRS通信模块，所述供电模块包括充电控制芯片、功率控制电路、电压反馈调节电路、温度状态检测电路、充电状态显示电路，所述充电控制芯片与功率控制电路、电压反馈调节电路、温度状态检测电路、充电状态显示电路分别连接；所述充电控制芯片为BQ24650；所述温度状态检测电路包括第四电阻、第八电阻、热敏电阻RT1，所述热敏电阻的一端和所述第八电阻的一端接地，所述热敏电阻的另一端连接所述第八电阻的另一端，所述第四电阻的一端连接所述第八电阻的另一端，所述第八电阻的另一端还连接所述充电控制芯片的TS引脚；所述充电状态显示电路包括第十一电阻、第十二电阻、第一发光二极管、第二发光二极管，所述第十一电阻和第十二电阻的一端都与电源VIN连接，所述第十一电阻的另一端连接所述第一发光二极管的正极，所述第十二电阻的另一端连接所述第二发光二极管的正极，所述第一发光二极管的负极连接所述充电控制芯片的STAT1引脚，所述第二发光二极管的负极连接所述充电控制芯片的STAT2引脚；所述电压反馈调节电路包括第七电阻、第九电阻、第六电容，所述充电控制芯片的VFB引脚连接所述第九电阻的一端，所述第九电阻的另一端接地，所述第九电阻的一端连接所述第七电阻的一端，所述第六电容的一端连接所述第七电阻的一端，所述第七电阻的另一端和所述第六电容的另一端连接VBAT电池；所述功率控制电路包括第一MOS管、第二MOS管、电感、自举电容C3、自举二极管VD2，所述充电控制芯片的PH引脚连接所述自举电容C3的一端，所述自举电容C3的一端还连接所述第一MOS管的源极，所述自举电容C3的另一端连接所述自举二极管VD2的负极，所述自举二极管VD2的正极连接所述充电控制芯片的REON引脚，所述充电控制芯片的HIDRV引脚连接所述第一MOS管的栅极，所述充电控制芯片的LODRV引脚连接所述第二MOS管的栅极，所述第一MOS管的源极连接所述第二MOS管的漏极，所述第二MOS管的源极接地，所述第一MOS管的漏极连接Vout电源输出。

本实施方式中，第二电容和第二电阻组成滤波电路，第一二极管作为保护二极管，第一电阻和第一电容组成阻容滤波电路，Vin电源输入连接第二电阻的一端，第二电阻的另一端连接第二电容的一端，第二电容的另一端接地，能对Vin电源输入的电源进行滤波；第二电阻的一端还连接第一二极管的正极，第一二极管作为保护二极管防止电流过大而烧毁整个电路，第一二极管的负极连接第一电阻的一端，第一电阻的另一端连接第一电容的一端，第一电容的另一端接地，第一电容的一端还连接充电控制芯片BQ24650的VCC引脚，保证了充电控制芯片BQ24650的供电充足。

本实施方式中，充电控制芯片BQ24650采用恒压云算法来跟踪太阳能电池板的最大功率点，并具有一个最大功率设定点管脚MPPSET引脚，Vin电源输入经过滤波电路滤波后在连接第三电阻的一端，第三电阻的另一端连接第六电阻的一端，第六电阻的另一端接地，第六电阻的一端还连接MPPSET引脚，第三电阻和第六电阻起到分压作用；充电控制芯片就能检测经过第三电阻和第六电阻分压后到MPPSET引脚的电压，当检测到MPPSET引脚电压低于1.2V时，则能自动降低充电电流来保持输入电压恒定，从而使太阳能电池板工作在最大功率点；所述的最大功率点电压为Vmmpset=1.2×（1+R6/R7）。

本实施方式中，所述功率控制电路包括第一MOS管、第二MOS管、电感、自举电容C3、自举二极管VD2，所述充电控制芯片的PH引脚连接所述自举电容C3的一端，所述自举电容C3的一端还连接所述第一MOS管的源极，所述自举电容C3的另一端连接所述自举二极管VD2的负极，所述自举二极管VD2的正极连接所述充电控制芯片的REON引脚，所述充电控制芯片的HIDRV引脚连接所述第一MOS管的栅极，所述充电控制芯片的LODRV引脚连接所述第二MOS管的栅极，所述第一MOS管的源极连接所述第二MOS管的漏极，所述第二MOS管的源极接地，所述第一MOS管的漏极连接Vout电源输出；通过充电控制芯片的PH引脚输出PWM信号来控制第一MOS管和第二MOS管的通断来实现输出功率的变换，并设有第八电容和电感L1，所述第八电容的一端连接自举二极管的正极，第八电容的另一端接地，第八电容的作用为滤波，所述电感L1的一端连接第一MOS管的源极，所述电感L1的另一端连接第五电阻的一端，所述电感L1的作用为储能。

本实施方式中，电压输出端设有第五电阻，其为采样电阻，第五电阻的一端连接充电控制芯片BQ24650的SRP引脚，第五电阻的另一端连接充电控制芯片BQ24650的SRN引脚，通过检测第五电阻上的电压差就能实现对充电电流的检测；满量程差动SRP和SRN之间的电压固定为40mV，因此恒流充电电流限制为I=40mV/R5；电路中还设有第四电容、第五电容、第七电容、第十电容，所述第五电容的一端连接所述第五电阻另一端，所述第五电容的另一端接地；所述第四电容的一端连接所述第五电容的一端，所述第四电容的另一端接地；所述第七电容的一端连接SRN引脚，所述所述第七电容的另一端连接SRP引脚；所述第十电容的一端连接所述第五电阻的一端，所述第十电容的另一端接地；所述第四电容、第五电容为滤波电容，所述第七电容、第十电容为输出滤波电容。

本实施方式中，所述电压反馈调节电路包括第七电阻、第九电阻、第六电容，所述充电控制芯片的VFB引脚连接所述第九电阻的一端，所述第九电阻的另一端接地，所述第九电阻的一端连接所述第七电阻的一端，所述第六电容的一端连接所述第七电阻的一端，所述第七电阻的另一端和所述第六电容的另一端连接VBAT电池；充电控制芯片通过VFB引脚上的电压来调教PWM信号的输出，从而来改变充电模式；当VFB引脚上的电压小于1.55V时，则进入预充电模式，当VFB引脚上的电压大于1.55V且小于2.1V时，则进入恒流充电模式，当VFB引脚上的电压等于2.1V时，则进入恒压充电模式；电池的充电电压为VBAT=2.1×（1+R7/R9）；其中预充电模式的时间固定为30分钟，充电电流是恒流充电模式电流的1/10，当充电电流低于恒流充电电流模式的1/10时，充电将终止；当蓄电池电压降低到内部门限电压时，充电控制芯片BQ24650将重新进行一个充电循环；当检测到光伏电池输入电压比蓄电池电压低时，充电控制芯片BQ24650将进入低静态电流的睡眠模式。

本实施方式中，因预充电模式时的充电电流小，为省去预充电模式，则在电压反馈调节电路上增加第十电阻、第十四电阻和第三二极管，所述充电控制芯片BQ24650的VFB引脚连接第三二极管的负极，第三二极管的正极连接第十电阻的一端，第三二极管的正极还连接第十四电阻的一端，第十四电阻的另一端接地，第十电阻的另一端接VREF电源，VREF电源是充电控制芯片BQ24650输出的3.3V稳压电源，经过第十电阻和第十四电阻分压后，并经过第三二极管压降后的电压则会大于1.55V，这样就能保证充电控制芯片BQ24650不会进入预充电模式。

本实施方式中，充电模块含有充电状态指示灯，所述充电状态显示电路包括第十一电阻、第十二电阻、第一发光二极管、第二发光二极管，所述第十一电阻和第十二电阻的一端都与电源VIN连接，所述第十一电阻的另一端连接所述第一发光二极管的正极，所述第十二电阻的另一端连接所述第二发光二极管的正极，所述第一发光二极管的负极连接所述充电控制芯片的STAT1引脚，所述第二发光二极管的负极连接所述充电控制芯片的STAT2引脚，所述第十一电阻和第一发光二极管指示“充电中”，当正在充电时指示灯常亮；第十二电阻和第二发光二极管指示“充电完成”，当充电结束后指示灯常亮；其他情况下则指示灯常灭。

本实施方式中，所述温度状态检测电路包括第四电阻、第八电阻、热敏电阻RT1，所述热敏电阻的一端和所述第八电阻的一端接地，所述热敏电阻的另一端连接所述第八电阻的另一端，所述第四电阻的一端连接所述第八电阻的另一端，所述第八电阻的另一端还连接所述充电控制芯片的TS引脚；其中热敏电阻RT1为负温度系数的热敏电阻，第四电阻、第八电阻分压后连接至充电控制芯片的TS引脚，通过监控TS引脚的电压来判断外部蓄电池的温度；当温度过高或过低时，则会自动停止对电池的充电。

本实施方式中，在Vout电源输出设置第四二极管，第四二极管的负极连接Vout电源输出，第四二极管的正极连接VBAT电池，所述第四二极管为VBAT电池给负载供电的通道。

本发明的保护范围包括但不限于以上实施方式，本发明的保护范围以权利要求书为准，任何对本技术做出的本领域的技术人员容易想到的替换、变形、改进均落入本发明的保护范围。

Claims (6)

1.基于太阳能充电技术的故障指示器监测终端，包括CPU模块、供电模块、无线射频模块、GPRS通信模块，其特征在于：所述供电模块包括充电控制芯片、功率控制电路、电压反馈调节电路、温度状态检测电路、充电状态显示电路，所述充电控制芯片与功率控制电路、电压反馈调节电路、温度状态检测电路、充电状态显示电路分别连接。

2.根据权利要求1所述的基于太阳能充电技术的故障指示器监测终端，其特征在于：所述充电控制芯片为BQ24650。

3.根据权利要求1所述的基于太阳能充电技术的故障指示器监测终端，其特征在于：所述温度状态检测电路包括第四电阻、第八电阻、热敏电阻（RT1），所述热敏电阻的一端和所述第八电阻的一端接地，所述热敏电阻的另一端连接所述第八电阻的另一端，所述第四电阻的一端连接所述第八电阻的另一端，所述第八电阻的另一端还连接所述充电控制芯片的TS引脚。

4.根据权利要求1所述的基于太阳能充电技术的故障指示器监测终端，其特征在于：所述充电状态显示电路包括第十一电阻、第十二电阻、第一发光二极管、第二发光二极管，所述第十一电阻和第十二电阻的一端都与电源VIN连接，所述第十一电阻的另一端连接所述第一发光二极管的正极，所述第十二电阻的另一端连接所述第二发光二极管的正极，所述第一发光二极管的负极连接所述充电控制芯片的STAT1引脚，所述第二发光二极管的负极连接所述充电控制芯片的STAT2引脚。

5.根据权利要求1所述的基于太阳能充电技术的故障指示器监测终端，其特征在于：所述电压反馈调节电路包括第七电阻、第九电阻、第六电容，所述充电控制芯片的VFB引脚连接所述第九电阻的一端，所述第九电阻的另一端接地，所述第九电阻的一端连接所述第七电阻的一端，所述第六电容的一端连接所述第七电阻的一端，所述第七电阻的另一端和所述第六电容的另一端连接VBAT电池。

6.根据权利要求1所述的基于太阳能充电技术的故障指示器监测终端，其特征在于：所述功率控制电路包括第一MOS管、第二MOS管、电感、自举电容（C3）、自举二极管（VD2），所述充电控制芯片的PH引脚连接所述自举电容（C3）的一端，所述自举电容（C3）的一端还连接所述第一MOS管的源极，所述自举电容（C3）的另一端连接所述自举二极管（VD2）的负极，所述自举二极管（VD2）的正极连接所述充电控制芯片的REON引脚，所述充电控制芯片的HIDRV引脚连接所述第一MOS管的栅极，所述充电控制芯片的LODRV引脚连接所述第二MOS管的栅极，所述第一MOS管的源极连接所述第二MOS管的漏极，所述第二MOS管的源极接地，所述第一MOS管的漏极连接Vout电源输出。