CN111327104B - 一种太阳能充电控制电路及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种太阳能充电控制电路，涉及太阳能供电领域，包括光伏组件、电源电路、控制电路、驱动电路、功率电路、反馈电路和蓄电池；所述电源电路连接光伏组件的正极和负极，并连接控制电路；所述控制电路输入端与电源电路输出端相连，控制电路的输出端连接驱动电路；所述驱动电路输入端与控制电路输出端相连，驱动电路的输出端连接功率电路；所述功率电路输入端与驱动电路输出端相连、功率电路的输出端连接蓄电池；所述反馈电路输入端连接功率电路输出端，反馈电路输出端连接控制器的输出端，从而简化了太阳能充电的电路设计、降低了能量损耗，并实现了多种电池电压等级的充电控制，解决了小型化便携式供电系统的应用需求。

Description

一种太阳能充电控制电路及方法

技术领域

本发明涉及太阳能供电领域，尤其涉及一种太阳能充电控制电路及方法。

背景技术

随着地球生态环境的日益恶化，进入新世纪以来，人类已经遭遇了前所未有的生存危机，人类只有一个地球，其生态系统是不可再造的。节约能源、保护环境已经成为人类可持续发展的必要条件，人们的注意力正转向再生能源的利用和开发，其中，太阳能发电已成为近些年研究的热点。太阳能是一种低密度、间歇性、空间分布不断变化的能源，这就对太阳能的收集和利用提出了更高的要求，光伏充电系统一般包括太阳能电池板、太阳能控制器和蓄电池。而目前的太阳能控制器一般为MPPT太阳能充电控制器，通过单片机或DSP等微控制器来实现太阳能的最大功率点跟踪，整个系统的工作过程采用数字控制技术，具有高度的自动化水平。但是，微控制器的结构较为复杂，电路占用面积大，成本高，一般都用于大规模太阳能发电系统中，故小型化便携式供电系统进行应用中，若采用微控制器进行控制，由于小型化便携式供电系统配置的太阳能电池板功率较小，会使得自损耗比例增加，反而降低系统本身效率，且会使成本大大增加，小型化便携式供电系统主要运用于东南亚、非洲等地区，对产品价格敏感，不利于产品的推广。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：如何简化太阳能充电的电路设计、降低能量损耗，并实现多种电池电压等级的充电控制，解决小型化便携式供电系统的应用需求。

本发明提供的一种太阳能充电控制电路，包括光伏组件、电源电路、控制电路、驱动电路、功率电路、反馈电路和蓄电池；

所述电源电路连接光伏组件的正极和负极，并连接控制电路；

所述控制电路输入端与电源电路输出端相连，控制电路的输出端连接驱动电路；

所述驱动电路输入端与控制电路输出端相连，驱动电路的输出端连接功率电路；

所述功率电路输入端与驱动电路输出端相连、功率电路的输出端连接蓄电池；

所述反馈电路输入端连接功率电路输出端，反馈电路输出端连接控制器的输出端。

其中，所述电源电路包括光耦二极管、受控二极管、稳压二极管和电阻；

所述光耦二极管U6与稳压二极管D19和受控二极管Q10相连，并通过电阻R48与二极管D17连接；

所述受控二极管Q10分别与稳压二极管D22、电阻R31和滑动电阻R47相连；

所述滑动电阻R47通过电阻R45与二极管D17相连。

其中，所述控制电路、驱动电路和功率电路包括二极管、电阻、MOS管、放大器和电容；

所述放大器分别与电阻R42、R39、R29、R27、R43、二极管D13、D15和电容C7相连；

所述电阻R43和二极管D15还与MOS管Q9相连；

所述MOS管Q9还与二极管D13极性电容C8和电阻R44相连；

所述极性电容C8和电阻R44还与二极管D17相连。

其中，所述反馈电路包括三极管、二极管、电容和电阻；

二极管D2分别与电阻R28、R40、R36和三极管Q6相连；

所述三极管Q6还与电阻R34、R40、R28和R41相连；

所述电阻R34还与电阻R28和三极管Q8相连；

所述三极管Q8还与电阻R49相连；

所述电阻R49还与三极管Q7和极性电容C6相连；

所述极性电容C6还与稳压二极管D20相连；

所述稳压二极管D20还与电阻R36和三极管Q7相连；

所述三极管Q7还与电阻R41相连。

本发明提供的一种太阳能充电控制方法，包括光伏组件、电源电路、控制电路、驱动电路、功率电路、反馈电路和蓄电池；

所述电源电路将光伏组件产生的电能变为电压恒定的电源，为控制和驱动电路提供电能；

所述控制电路通过反馈电路反馈回来的信号，控制驱动电路实时对功率电路进行控制，从而控制输出电压的恒定；

所述驱动电路用于功率电路的驱动控制；

所述功率电路用于功率变换、产生稳定的电压对蓄电池进行充电；

所述反馈电路用于检测输出电压并反馈回控制电路，控制功率电路的通断，保持输出电压的稳定。

通过采用以上的技术方案，本发明的有益效果是：通过采用模拟电路的控制方式，使电路设计简单、能量损耗小，成本低，可灵活改变输出电压，实现多种电池电压等级的充电控制、实现太阳能对蓄电池恒压浮充电，解决小型化便携式供电系统的应用需求。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本发明的原理框图；

图2是本发明的系统原理图；

图3是电源电路部分的电路图；

图4是控制电路、驱动电路及功率电路部分的电路图；

图5是反馈电路部分的电路图。

具体实施方式

本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

本发明提供了一种太阳能充电控制电路及方法，如图1和图2所示，包括光伏组件、电源电路、控制电路、驱动电路、功率电路、反馈电路以及蓄电池；

所述电源电路：连接光伏组件的正极和负极，并连接控制电路，将光伏组件产生的电能通过此电路变为电压恒定的电源，为控制和驱动电路提供电能；如图3所示，电源部分电路包括光耦二极管、受控二极管、稳压二极管和电阻；所述光耦二极管U6与稳压二极管D19和受控二极管Q10相连，并通过电阻R48与二极管D17连接；所述受控二极管Q10分别与稳压二极管D22、电阻R31和滑动电阻R47相连；所述滑动电阻R47通过电阻R45与二极管D17相连。

所述控制电路输入端与电源电路输出端相连，控制电路的输出端连接驱动电路，通过反馈电路反馈回来的信号，控制驱动电路实时对功率电路进行控制，从而控制输出电压的恒定。所述驱动电路输入端于控制电路输出端相连，驱动电路的输出端连接功率电路，用于功率电路的驱动控制。所述功率电路输入端于驱动电路输出端相连、功率电路的输出端连接蓄电池，用于功率变换、产生稳定的电压对蓄电池进行充电。如图4所示，控制、驱动及功率部分电路包括二极管、电阻、MOS管、放大器和电容；所述放大器分别与电阻R42、R39、R29、R27、R43、二极管D13、D15和电容C7相连；所述电阻R43和二极管D15还与MOS管Q9相连；所述MOS管Q9还与二极管D13极性电容C8和电阻R44相连；所述极性电容C8和电阻R44还与二极管D17相连。

所述反馈电路输入端连接功率电路输出端，所述反馈电路的输出端连接控制器的输出端，用于检测输出电压反馈回控制电路，控制功率电路的通断，保持输出电压的稳定。如图5所示，反馈部分电路包括三极管、二极管、电容和电阻；二极管D2分别与电阻R28、R40、R36和三极管Q6相连；所述三极管Q6还与电阻R34、R40、R28和R41相连；所述电阻R34还与电阻R28和三极管Q8相连；所述三极管Q8还与电阻R49相连；所述电阻R49还与三极管Q7和极性电容C6相连；所述极性电容C6还与稳压二极管D20相连；所述稳压二极管D20还与电阻R36和三极管Q7相连；所述三极管Q7还与电阻R41相连。

上述说明示出并描述了本发明的一个优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (2)

1.一种太阳能充电控制电路，其特征在于：包括光伏组件、电源电路、控制电路、驱动电路、功率电路、反馈电路和蓄电池；

所述电源电路连接光伏组件的正极和负极，并连接控制电路；

其中，所述电源电路包括光耦二极管、受控二极管、稳压二极管和电阻；

所述光耦二极管U6的输入端与稳压二极管D19的负极和受控二极管Q10的负极相连，并通过电阻R48与二极管D17的负极连接；

所述受控二极管Q10的控制端分别与稳压二极管D22的负极、电阻R31的第一端和滑动电阻R47的第一端相连；

所述滑动电阻R47的第二端通过电阻R45与二极管D17的负极相连；

所述蓄电池的正极与二极管D17的负极相连，所述蓄电池的负极与稳压二极管D19的正极、受控二极管Q10的正极、稳压二极管D22的正极和电阻R31的第二端相连；

所述控制电路输入端与电源电路输出端相连，控制电路的输出端连接驱动电路；所述驱动电路输入端与控制电路输出端相连，驱动电路的输出端连接功率电路；所述功率电路输入端与驱动电路输出端相连、功率电路的输出端连接蓄电池；

其中，所述控制电路、驱动电路和功率电路包括二极管、电阻、MOS管、放大器和电容；

所述放大器的正向输入端连接电阻R42的第一端和电阻R39的第一端，所述电阻R42的第二端接VCC，所述电阻R39的第二端与光伏组件的负极相连；

所述放大器的反向输入端连接电阻R29的第一端、二极管D13的正极和电容C7的第一端，所述电容C7的第二端与光伏组件的负极相连，所述电阻R29的第二端和光伏组件的负极连接光耦二极管U6的输出端；

所述放大器的输出端连接电阻R29的第二端、电阻R27的第一端、电阻R43的第一端和二极管D15的负极相连，所述电阻R27的第二端接VCC；

所述电阻R43的第二端和二极管D15的正极与MOS管Q9的g极相连，所述MOS管的s极PV接地，所述MOS管的d极与极性电容C8的负极、电阻R44的第一端和蓄电池的负极相连，所述极性电容C8的正极和电阻R44的第二端与二极管D17的负极相连；

所述反馈电路输入端连接功率电路输出端，反馈电路输出端连接控制器的输出端；

其中，所述反馈电路包括三极管、二极管、电容和电阻；

二极管D2的负极与电阻R28的第一端、电阻R40的第一端、电阻R36的第一端和三极管Q6的e极相连；

三极管Q6的b极与电阻R28的第二端和电阻R34的第一端相连，三极管Q6的c极与电阻R40的第二端和电阻R41的第一端相连；

三极管Q7的c极与电阻R41的第二端相连，三极管Q7的b极与电阻R36的第二端、稳压二极管D20的负极相连，三极管Q7的e极与极性电容C6的正极和电阻R42的第二端相连，稳压二极管D20的正极和极性电容C6的负极与光伏组件的负极相连；

三极管Q8的c极与电阻R34的第二端相连，三极管Q8的b极与电阻R49的第一端相连，三极管Q8的e极与光伏组件的负极相连，电阻R49的第二端与三极管Q7的e极相连。

2.一种太阳能充电控制方法，用于如权利要求1所述的太阳能充电控制电路，其特征在于，太阳能充电控制方法包括：

所述电源电路将光伏组件产生的电能变为电压恒定的电源，为控制和驱动电路提供电能；

所述控制电路通过反馈电路反馈回来的信号，控制驱动电路实时对功率电路进行控制，从而控制输出电压的恒定；

所述驱动电路用于功率电路的驱动控制；

所述功率电路用于功率变换、产生稳定的电压对蓄电池进行充电；

所述反馈电路用于检测输出电压并反馈回控制电路，控制功率电路的通断，保持输出电压的稳定。

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