CN106300623A - 光能采集电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种光能采集电路，包括太阳能电池，存储电容和MPPT控制器；所述MPPT控制器的输入端与所述太阳能电池的正极相连接，输出端与所述存储电容的第一端相连接；所述太阳能电池的负极、所述MPPT控制器的接地端和所述存储电容的第二端分别接地。本发明提供的技术方案，能够有效节省充电时间，且更有效的利用光能，避免浪费，从而能够有效提高光电转换效率。
Description
技术领域
本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种光能采集电路。
背景技术
目前，太阳能应用比较广泛，其中一项重要的应用便是太阳能发电。利用太阳能发的电可以送至电网，也可以先存储以备后续利用等，比如常见的太阳能路灯，便是太阳能电池板发的电先存储，在光线弱时为路灯供电，这些均是室外太阳光下的光能采集。而对于室内弱光环境下的光能采集，因为太阳能电池板输出的电压/电流微弱，故必须先经过存储才能加以利用。
现有技术中，对室内弱光的采集和利用主要集中在计算器和穿戴设备，功能简单，设备耗电量小，其采集储能方式为太阳能输出直接连接存储电容。在存储端电压升高至太阳能片以最大功率点输出时对应的输出电压之前的很长一段时间的充电过程中，因为电流太小，且太阳能片的输出电压会被存储电容拉低，即太阳能片的输出电压一直无法达到太阳能片以最大功率点输出时对应的输出电压，导致太阳能片一直无法以最大功率点输出，造成充电耗时过长且不能达到光能的更有效利用，即光电转换效率较低。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种光能采集电路，能够有效节省充电时间，且更有效的利用光能，避免浪费，即能够有效提高光电转换效率。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种光能采集电路，包括：
太阳能电池，存储电容和MPPT控制器；
所述MPPT控制器的输入端与所述太阳能电池的正极相连接，输出端与所述存储电容的第一端相连接；
所述太阳能电池的负极、所述MPPT控制器的接地端和所述存储电容的第二端分别接地。
优选的，还包括：
输入端与所述太阳能电池的正极相连接，输出端与所述存储电容的第一端相连接，低电平有效的第一开关管Q1；
电阻R1和电阻R2；所述电阻R1的第一端与所述第一开关管Q1的输出端相连接，第二端与所述电阻R2的第一端相连接，所述R2的第二端接地；
输入端与所述太阳能电池的正极相连接，输出端与所述第一开关管Q1的控制端相连接，控制端与所述电阻R1的第二端相连接，高电平有效的第二开关管Q2；
一端与所述第一开关管Q1的控制端和第二开关管Q2的输出端分别相连接，另一端接地的电阻R3；
输入端与所述太阳能电池的正极以及所述第二开关管的输入端分别相连接，输出端与所述MPPT控制器的输入端相连接，高电平有效的第三开关管Q3；
第一端与所述第三开关管Q3的控制端相连接，第二端接地的电阻R4；所述太阳能电池的负极与所述电阻R4的第二端相连接；
一端与所述存储电容的第一端相连接，另一端与所述电阻R4的第一端相连接的电阻R5。
优选的，所述存储电容为法拉电容，所述存储电容的第一端为所述法拉电容的正极。
优选的，所述第一开关管为PMOS管。
优选的，所述第二开关管为NPN型三极管。
优选的，所述第三开关管为NMOS管。
优选的，所述太阳能电池为太阳能电池片。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明提供了一种光能采集电路。本发明提供的光能采集电路，包括：太阳能电池，存储电容和MPPT控制器，其中，所述MPPT控制器的输入端与所述太阳能电池的正极相连接，输出端与所述存储电容的第一端相连接，所述太阳能电池的负极、所述MPPT控制器的接地端和所述存储电容的第二端分别接地。本发明提供的光能采集电路通过在太阳能电池和存储电容之间增加所述MPPT控制器，当存储电容充电至所述MPPT控制器的最大功率点跟踪功能的启动电压时，所述MPPT控制器便自动将太阳能电池的输出稳定在最大功率点，而所述MPPT控制器的最大功率点跟踪功能的启动电压要远小于太阳能片以最大功率点输出时对应的输出电压，也就是说，本发明提供的技术方案，只要存储电容充电至所述MPPT控制器的最大功率点跟踪功能的启动电压时，便可直接自动将太阳能电池的输出稳定在最大功率点，相对于现有技术，能够节省存储电容由所述MPPT控制器的最大功率点跟踪功能的启动电压充电至太阳能片以最大功率点输出时对应的输出电压的充电时间，提前使太阳能片以最大功率点输出，从而有效节省充电时间，并实现更有效的光能利用。因此，本发明提供的技术方案，能够有效节省充电时间，且更有效的利用光能，避免浪费，即能够有效提高光电转换效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种光能采集电路的结构图；
图2为本发明实施例提供的另外一种光能采集电路的结构图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对现有技术和本发明作进一步详细的说明。
实施例
请参阅图1，图1为本发明实施例提供的一种光能采集电路的结构图。如图1所示，该光能采集电路，包括：
太阳能电池N1，存储电容C1和MPPT(Maximum Power Point Tracking最大功率点跟踪)控制器U1；
具体的，所述MPPT控制器U1即最大功率点追踪控制太阳能控制器。
所述MPPT控制器U1的输入端与所述太阳能电池N1的正极相连接，输出端与所述存储电容C1的第一端相连接；
所述太阳能电池N1的负极、所述MPPT控制器U1的接地端和所述存储电容C1的第二端分别接地。
可选的，所述存储电容C1的第一端为所述存储电容C1的正极，所述存储电容C1的第二端为所述存储电容C1的负极。
本发明实施例提供的光能采集电路通过在太阳能电池和存储电容之间增加所述MPPT控制器，当存储电容充电至所述MPPT控制器的最大功率点跟踪功能的启动电压时，所述MPPT控制器便自动将太阳能电池的输出稳定在最大功率点，而所述MPPT控制器的最大功率点跟踪功能的启动电压要远小于太阳能片以最大功率点输出时对应的输出电压，也就是说，本发明实施例提供的技术方案，只要存储电容充电至所述MPPT控制器的最大功率点跟踪功能的启动电压时，便可直接自动将太阳能电池的输出稳定在最大功率点，相对于现有技术，能够节省存储电容由所述MPPT控制器的最大功率点跟踪功能的启动电压充电至太阳能片以最大功率点输出时对应的输出电压的充电时间，提前使太阳能片以最大功率点输出，从而有效节省充电时间，并实现更有效的光能利用。因此，本发明实施例提供的技术方案，能够有效节省充电时间，且更有效的利用光能，避免浪费，即能够有效提高光电转换效率。
需要说明的是，由于所述太阳能电池的输出电压已经被存储电容拉低，且所述MPPT控制器U1本身也会分压，因此所述太阳能电池的输出功率很小，因此，在所述存储电容的电压从很低(如0伏)升至所述MPPT控制器U1的最大功率点跟踪功能的启动电压的过程也相对较长，为此，本发明还提供了另外一个实施例，用以减小在所述存储电容的电压从很低(如0伏)升至所述MPPT控制器U1的最大功率点跟踪功能的启动电压的时间。请参见本发明提供的另外一个实施例。
请参阅图2，图2为本发明实施例提供的另外一种光能采集电路的结构图。如图2所示，该光能采集电路，包括：
太阳能电池N1，存储电容C1和MPPT控制器U1；
所述MPPT控制器U1的输入端与所述太阳能电池N1的正极相连接，输出端与所述存储电容C1的第一端相连接；
所述太阳能电池N1的负极、所述MPPT控制器U1的接地端和所述存储电容C1的第二端分别接地；
输入端与所述太阳能电池N1的正极相连接，输出端与所述存储电容C1的第一端相连接，低电平有效的第一开关管Q1；
电阻R1和电阻R2；所述电阻R1的第一端与所述第一开关管Q1的输出端相连接，第二端与所述电阻R2的第一端相连接，所述R2的第二端接地；
输入端与所述太阳能电池N1的正极相连接，输出端与所述第一开关管Q1的控制端相连接，控制端与所述电阻R1的第二端相连接，高电平有效的第二开关管Q2；
一端与所述第一开关管Q1的控制端和第二开关管Q2的输出端分别相连接，另一端接地的电阻R3；
输入端与所述太阳能电池N1的正极以及所述第二开关管的输入端分别相连接，输出端与所述MPPT控制器U1的输入端相连接，高电平有效的第三开关管Q3；
第一端与所述第三开关管Q3的控制端相连接，第二端接地的电阻R4；所述太阳能电池N1的负极与所述电阻R4的第二端相连接；
一端与所述存储电容C1的第一端相连接，另一端与所述电阻R4的第一端相连接的电阻R5。
可选的，所述存储电容C1的第一端为所述存储电容C1的正极，所述存储电容C1的第二端为所述存储电容C1的负极。
可选的，本发明另一个实施例提供的技术方案，所述存储电容C1为法拉电容，所述存储电容C1的第一端为所述法拉电容的正极。
可选的，本发明另一个实施例提供的技术方案，所述第一开关管为PMOS管。
可选的，本发明另一个实施例提供的技术方案，所述第二开关管为NPN型三极管。
可选的，本发明另一个实施例提供的技术方案，所述第三开关管为NMOS管。
可选的，本发明另一个实施例提供的技术方案，所述太阳能电池N1为太阳能电池片。
下面以所述第一开关管为PMOS管，所述第二开关管为NPN型三极管，所述第三开关管为NMOS管，所述存储电容为法拉电容为例，对本发明图2对应的实施例的原理进行阐述：
当太阳能电池放置于室内弱光照下，即可产生瞬时开路电压V1，其中Q1是PMOS管，此时Q1导通，太阳能电池电压经由Q1给法拉电容C1充电。因为此时法拉电容负载过大，会将太阳能电池输出电压拉至一个很低的电压V2。此时因C1处电压很低，NPN型三极管Q2不导通，则Q1一直处于导通状态；而Q3是NMOS管，C1电容电压不足以使得Q3导通，所以太阳能电池只能经由Q1给C1供电。
当C1充电到一定电压V3(此电压为U1的MPPT功能的启动电压)时，Q2的B极(基极)电压VB因R1、R2的分压达到Q2的导通电压，C极(集电极)与E极(发射极)电压相等，即等于太阳能电池的输出电压，此时Q1将截止输出。而Q3的G极(栅极，即控制端)电压VG因R4、R5的分压使得Q3导通，太阳能电池此时经由Q3进入MPPT控制芯片，输出电压给法拉电容充电。
此电路设计的背景在于上文所述，若一开始即经过MPPT控制器给法拉电容充电，则MPPT控制器只有在法拉电容电压达到V3时，MPPT功能才能启动，在此电压之前，法拉电容会将太阳能电池的输出电压一直拉低且保持在一个非常低的电压水平，且又由于MPPT控制器分压，法拉电容充电较慢。所以，在MPPT功能启动之前，用太阳能电池直接给法拉电容充电，相对于图1对应的实施例的方案，能够使法拉电容电压升到V3的充电时间减小，从而使MPPT控制器能够更早的启动MPPT功能，有效提高充电效率。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明提供了一种光能采集电路。本发明提供的光能采集电路，包括：太阳能电池，存储电容和MPPT控制器，其中，所述MPPT控制器的输入端与所述太阳能电池的正极相连接，输出端与所述存储电容的第一端相连接，所述太阳能电池的负极、所述MPPT控制器的接地端和所述存储电容的第二端分别接地。本发明提供的光能采集电路通过在太阳能电池和存储电容之间增加所述MPPT控制器，当存储电容充电至所述MPPT控制器的最大功率点跟踪功能的启动电压时，所述MPPT控制器便自动将太阳能电池的输出稳定在最大功率点，而所述MPPT控制器的最大功率点跟踪功能的启动电压要远小于太阳能片以最大功率点输出时对应的输出电压，也就是说，本发明提供的技术方案，只要存储电容充电至所述MPPT控制器的最大功率点跟踪功能的启动电压时，便可直接自动将太阳能电池的输出稳定在最大功率点，相对于现有技术，能够节省存储电容由所述MPPT控制器的最大功率点跟踪功能的启动电压充电至太阳能片以最大功率点输出时对应的输出电压的充电时间，提前使太阳能片以最大功率点输出，从而有效节省充电时间，并实现更有效的光能利用。因此，本发明提供的技术方案，能够有效节省充电时间，且更有效的利用光能，避免浪费，即能够有效提高光电转换效率。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (7)
1.一种光能采集电路，其特征在于，包括：
太阳能电池，存储电容和最大功率点跟踪MPPT控制器；
所述最大功率点跟踪MPPT控制器的输入端与所述太阳能电池的正极相连接，输出端与所述存储电容的第一端相连接；
所述太阳能电池的负极、所述最大功率点跟踪MPPT控制器的接地端和所述存储电容的第二端分别接地。
2.根据权利要求1所述的光能采集电路，其特征在于，还包括：
输入端与所述太阳能电池的正极相连接，输出端与所述存储电容的第一端相连接，低电平有效的第一开关管Q1；
电阻R1和电阻R2；所述电阻R1的第一端与所述第一开关管Q1的输出端相连接，第二端与所述电阻R2的第一端相连接，所述R2的第二端接地；
输入端与所述太阳能电池的正极相连接，输出端与所述第一开关管Q1的控制端相连接，控制端与所述电阻R1的第二端相连接，高电平有效的第二开关管Q2；
一端与所述第一开关管Q1的控制端和第二开关管Q2的输出端分别相连接，另一端接地的电阻R3；
输入端与所述太阳能电池的正极以及所述第二开关管的输入端分别相连接，输出端与所述最大功率点跟踪MPPT控制器的输入端相连接，高电平有效的第三开关管Q3；
第一端与所述第三开关管Q3的控制端相连接，第二端接地的电阻R4；所述太阳能电池的负极与所述电阻R4的第二端相连接；
一端与所述存储电容的第一端相连接，另一端与所述电阻R4的第一端相连接的电阻R5。
3.根据权利要求1或2所述的光能采集电路，其特征在于，所述存储电容为法拉电容，所述存储电容的第一端为所述法拉电容的正极。
4.根据权利要求1或2所述的光能采集电路，其特征在于，所述第一开关管为PMOS管。
5.根据权利要求1或2所述的光能采集电路，其特征在于，所述第二开关管为NPN型三极管。
6.根据权利要求1或2所述的光能采集电路，其特征在于，所述第三开关管为NMOS管。
7.根据权利要求1或2所述的光能采集电路，其特征在于，所述太阳能电池为太阳能电池片。
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| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |