CN117498499A - 光伏充电过压保护电路以及光伏充电装置 - Google Patents
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Abstract
本公开提供一种光伏充电过压保护电路以及光伏充电装置。上述的光伏充电过压保护电路包括过压比较电路以及充电输出电路；过压比较电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一稳压管以及三端稳压器，第三电阻的第二端还与三端稳压器的第一输出端连接；充电输出电路包括第一电子开关管以及第二电子开关管，第一电子开关管的第一端用于输出光伏充电电流；第一电子开关管的控制端与第二电子开关管的第一端连接，三端稳压器的第一输出端与第二电子开关管的控制端连接。当光伏板输入电压高于过压保护电压时，第二电子开关管关闭，使得第一电子开关管同步关闭，从而使得光伏板停止向外输出光伏电能，起到过压保护的作用。
Description
技术领域
本公开涉及光伏技术领域，特别是涉及一种光伏充电过压保护电路以及光伏充电装置。
背景技术
在新能源领域，便携移动电源越来越普及，而光伏充电又是此类产品普遍具有的功能，具有光伏充电功能使便携移动电源在户外使用时有更强的续航能力。为了适用市场上的光伏板电压从几伏特到几百伏特不等的规格，一般采用输入过压保护，当外接的光伏板电压超过光伏板的电源模块的电压时，光伏板的电源模块会断开输入电压，从而保护光伏电源转换模块。
然而，传统的光伏电源保护采用MCU采样法，输入线路有保护开关，当MCU采样到输入电压超过使用电压，就关断输入线路上的保护开关，MCU要有稳定的供电电源才能采集到过压信号，导致MCU要有专门的电源模块，从而导致成本增加。
发明内容
本公开的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种有效降低生产成本的光伏充电过压保护电路以及光伏充电装置。
本公开的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种光伏充电过压保护电路，包括：过压比较电路以及充电输出电路；所述过压比较电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一稳压管以及三端稳压器，所述第一电阻的第一端用于与光伏板的输出端连接，所述第一电阻的第二端通过所述第二电阻接地，所述第一电阻的第二端还与所述三端稳压器的比较端连接；所述第一电阻的第一端与所述第三电阻的第一端连接，所述第三电阻的第二端通过所述第一稳压管接地，所述第三电阻的第二端还与所述三端稳压器的第一输出端连接，所述三端稳压器的第二输出端接地；所述充电输出电路包括第一电子开关管以及第二电子开关管，所述第一电阻的第一端与所述第一电子开关管的第二端连接，所述第一电子开关管的第一端用于输出光伏充电电流；所述第一电子开关管的控制端与所述第二电子开关管的第一端连接，所述第二电子开关管的第二端接地，所述三端稳压器的第一输出端与所述第二电子开关管的控制端连接。
在其中一个实施例中，所述充电输出电路还包括第二稳压管，所述三端稳压器的第一输出端与所述第二稳压管的正极连接，所述第二稳压管的负极与所述第二电子开关管的控制端连接。
在其中一个实施例中，所述充电输出电路还包括第四电阻，所述第二电子开关管的控制端通过所述第四电阻接地。
在其中一个实施例中，所述充电输出电路还包括第五电阻，所述第一电阻的第一端通过所述第五电阻与所述第一电子开关管的控制端连接。
在其中一个实施例中，所述充电输出电路还包括第三稳压管，所述第一电阻的第一端与所述第三稳压管的正极连接，所述第三稳压管的负极与所述第一电子开关管的控制端连接。
在其中一个实施例中，所述充电输出电路还包括第六电阻，所述第一电子开关管的控制端通过所述第六电阻与所述第二电子开关管的第一端连接。
在其中一个实施例中，所述第一电子开关管为PNP型三极管。
在其中一个实施例中，所述第一电阻与所述第二电阻的阻值比为(45:1)至(63:1)。
在其中一个实施例中，所述三端稳压器的型号为TL431。
一种光伏充电装置，包括光伏板、输入过压保护器以及光伏电源转换器，所述输入过压保护器采用上述任一实施例所述的光伏充电过压保护电路，所述光伏板的输出端与所述输入过压保护器的输入端连接，所述输入过压保护器的输出端与所述光伏电源转换器的输入端连接，所述光伏电源转换器用于输出光伏转换电能。
与现有技术相比，本公开至少具有以下优点：
光伏板输入电压经过第一电阻和第二电阻的分压，再经三端稳压器对分压比较，当光伏板输入电压低于过压保护电压时，第二电子开关管导通，使得第一电子开关管同步导通，从而便于光伏板输出光伏电能；而当光伏板输入电压高于过压保护电压时，第二电子开关管关闭，使得第一电子开关管同步关闭，从而使得光伏板停止向外输出光伏电能，起到过压保护的作用，而且，还不需要额外增加MCU进行过压保护检测，有效地降低了生产成本。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本公开的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为一实施例中光伏充电过压保护电路的电路图。
具体实施方式
为了便于理解本公开，下面将参照相关附图对本公开进行更全面的描述。附图中给出了本公开的较佳实施方式。但是，本公开可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本公开的公开内容理解的更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本公开的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本公开的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本公开。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本公开涉及一种光伏充电过压保护电路。在其中一个实施例中，所述光伏充电过压保护电路包括过压比较电路以及充电输出电路；所述过压比较电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一稳压管以及三端稳压器，所述第一电阻的第一端用于与光伏板的输出端连接，所述第一电阻的第二端通过所述第二电阻接地，所述第一电阻的第二端还与所述三端稳压器的比较端连接；所述第一电阻的第一端与所述第三电阻的第一端连接，所述第三电阻的第二端通过所述第一稳压管接地，所述第三电阻的第二端还与所述三端稳压器的第一输出端连接，所述三端稳压器的第二输出端接地；所述充电输出电路包括第一电子开关管以及第二电子开关管，所述第一电阻的第一端与所述第一电子开关管的第二端连接，所述第一电子开关管的第一端用于输出光伏充电电流；所述第一电子开关管的控制端与所述第二电子开关管的第一端连接，所述第二电子开关管的第二端接地，所述三端稳压器的第一输出端与所述第二电子开关管的控制端连接。光伏板输入电压经过第一电阻和第二电阻的分压，再经三端稳压器对分压比较，当光伏板输入电压低于过压保护电压时，第二电子开关管导通，使得第一电子开关管同步导通，从而便于光伏板输出光伏电能；而当光伏板输入电压高于过压保护电压时，第二电子开关管关闭，使得第一电子开关管同步关闭，从而使得光伏板停止向外输出光伏电能，起到过压保护的作用，而且，还不需要额外增加MCU进行过压保护检测，有效地降低了生产成本。
请参阅图1，其为本公开一实施例的光伏充电过压保护电路的电路图。
一实施例的光伏充电过压保护电路10包括过压比较电路100以及充电输出电路200。所述过压比较电路100包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一稳压管DZ1以及三端稳压器U1。所述第一电阻R1的第一端用于与光伏板的输出端连接，所述第一电阻R1的第二端通过所述第二电阻R2接地，所述第一电阻R1的第二端还与所述三端稳压器U1的比较端连接。所述第一电阻R1的第一端与所述第三电阻R3的第一端连接，所述第三电阻R3的第二端通过所述第一稳压管DZ1接地。所述第三电阻R3的第二端还与所述三端稳压器U1的第一输出端连接，所述三端稳压器U1的第二输出端接地。所述充电输出电路200包括第一电子开关管Q1以及第二电子开关管Q2。所述第一电阻R1的第一端与所述第一电子开关管Q1的第二端连接，所述第一电子开关管Q1的第一端用于输出光伏充电电流。所述第一电子开关管Q1的控制端与所述第二电子开关管Q2的第一端连接，所述第二电子开关管Q2的第二端接地，所述三端稳压器U1的第一输出端与所述第二电子开关管Q2的控制端连接。
在本实施例中，光伏板输入电压经过第一电阻R1和第二电阻R2的分压，再经三端稳压器U1对分压比较，当光伏板输入电压低于过压保护电压时，第二电子开关管Q2导通，使得第一电子开关管Q1同步导通，从而便于光伏板输出光伏电能；而当光伏板输入电压高于过压保护电压时，第二电子开关管Q2关闭，使得第一电子开关管Q1同步关闭，从而使得光伏板停止向外输出光伏电能，起到过压保护的作用，而且，还不需要额外增加MCU进行过压保护检测，有效地降低了生产成本。
在其中一个实施例中，所述第一电子开关管Q1为PNP型三极管，所述第一电子开关管Q1的第一端为PNP型三极管的集电极，所述第一电子开关管Q1的第二端为PNP型三极管的发射极，所述第一电子开关管Q1的控制端为PNP型三极管的基极。
在另一个实施例中，所述第二电子开关管Q2为N型MOS管，所述第二电子开关管Q2的第一端为N型MOS管的漏极，所述第二电子开关管Q2的第二端为N型MOS管的源极，所述第二电子开关管Q2的控制端为N型MOS管的栅极。
在另一个实施例中，所述三端稳压器U1的型号为TL431。
在另一个实施例中，所述第一电阻R1与所述第二电阻R2的阻值比为(45:1)至(63:1)，具体地，所述第一电阻R1与所述第二电阻R2的阻值比为50:1，所述第一电阻R1的阻值为1MΩ，所述第二电阻R2的阻值为20KΩ。通过调节所述第一电阻R1与所述第二电阻R2的阻值比，以改变所述三端稳压器U1的比较基准电压，以适用于不同光伏输入电压的过压保护。
在其中一个实施例中，请参阅图1，所述充电输出电路200还包括第二稳压管DZ2，所述三端稳压器U1的第一输出端与所述第二稳压管DZ2的正极连接，所述第二稳压管DZ2的负极与所述第二电子开关管Q2的控制端连接。在本实施例中，所述第二稳压管DZ2与所述第二电子开关管Q2连接，具体地，所述第二稳压管DZ2的正极与所述三端稳压器U1的第一输出端连接，所述第二稳压管DZ2的负极与所述第二电子开关管Q2的控制端连接，即所述第二稳压管DZ2位于所述三端稳压器U1与所述第二电子开关管Q2之间。所述三端稳压器U1作为对光伏板输入电压的分压检测器，以对光伏板的输入电压进行采样，以确定光伏板的电压是否存在过压的情况。所述第二稳压管DZ2串联在所述第二电子开关管Q2的控制端上，在所述三端稳压器U1输出比较检测电压后，先经过所述第二稳压管DZ2的分压，确保所述第二电子开关管Q2的控制端上的电压采集更加精准，避免了在所述第二电子开关管Q2的导通电压小于所述三端稳压器U1的低压输出时造成的误开启，即避免了在光伏板的输入电压出现超压时所述第二电子开关管Q2依旧打开的情况，从而提高了过压保护的控制精准度。
在其中一个实施例中，请参阅图1，所述充电输出电路200还包括第四电阻R4，所述第二电子开关管Q2的控制端通过所述第四电阻R4接地。在本实施例中，所述第四电阻R4与所述第二电子开关管Q2连接，具体地，所述第四电阻R4的一端与所述第二电子开关管Q2的控制端连接，所述第四电阻R4的另一端与所述第二电子开关管Q2的第二端连接，即所述第四电阻R4并联在所述第二电子开关管Q2的控制端和第二端之间。所述第二电子开关管Q2的内部存在有结电容，易受到脉冲干扰，容易产生高电压而影响其导通与关闭的控制。所述第四电阻R4通过并联在所述第二电子开关管Q2的控制端与第二端之间的PN结上，便于对所述第二电子开关管Q2的内部结电容进行及时放电，以降低对所述第二电子开关管Q2的通断控制影响。此外，所述第四电阻R4作为所述第二电子开关管Q2的控制端与第二端之间的导通电阻，避免所述第二电子开关管Q2的控制端与第二端之间的导通电流过大的情况，确保了所述第二电子开关管Q2的快速导通。
在其中一个实施例中，请参阅图1，所述充电输出电路200还包括第五电阻R5，所述第一电阻R1的第一端通过所述第五电阻R5与所述第一电子开关管Q1的控制端连接。在本实施例中，所述第五电阻R5与所述第一电子开关管Q1连接，具体地，所述第五电阻R5的一端与所述第一电子开关管Q1的第二端连接，所述第五电阻R5的另一端与所述第一电子开关管Q1的控制端连接，即所述第五电阻R5并联在所述第一电子开关管Q1的第二端和控制端上。所述第五电阻R5与所述第一电子开关管Q1的第二端和控制端上的PN结形成并联，使得所述第一电子开关管Q1的第二端和控制端上的等效电阻减小，从而使得所述第一电子开关管Q1的第二端和控制端之间的压降减小，避免了所述第一电子开关管Q1上加载的导通电压过大，确保了所述第一电子开关管Q1的正常工作。
在其中一个实施例中，请参阅图1，所述充电输出电路200还包括第三稳压管DZ3，所述第一电阻R1的第一端与所述第三稳压管DZ3的正极连接，所述第三稳压管DZ3的负极与所述第一电子开关管Q1的控制端连接。在本实施例中，所述第三稳压管DZ3与所述第一电子开关管Q1连接，具体地，所述第三稳压管DZ3的正极与所述第一电子开关管Q1的第二端连接，所述第三稳压管DZ3的负极与所述第一电子开关管Q1的控制端连接，即所述第三稳压管DZ3并联在所述第一电子开关管Q1的第二端和控制端上。所述第三稳压管DZ3作为所述第一电子开关管Q1的第二端和控制端之间的二级限压管，与所述第五电阻R5共同对所述第一电子开关管Q1的第二端和控制端之间的电压进行限制，以将所述第一电子开关管Q1的第二端和控制端之间的电压控制在其所能承受的电压范围内，进一步确保了所述第一电子开关管Q1的正常工作。
在其中一个实施例中，请参阅图1，所述充电输出电路200还包括第六电阻R6，所述第一电子开关管Q1的控制端通过所述第六电阻R6与所述第二电子开关管Q2的第一端连接。在本实施例中，所述第六电阻R6分别与所述第一电子开关管Q1以及所述第二电子开关管Q2连接，具体地，所述第六电阻R6的一端与所述第一电子开关管Q1的控制端连接，所述第六电阻R6的另一端与所述第二电子开关管Q2的第一端连接，即所述第六电阻R6串联在所述第一电子开关管Q1的控制端上，也即所述第六电阻R6串联在所述第二电子开关管Q2的第一端上。所述第六电阻R6作为所述第二电子开关管Q2在导通时的限流电阻，以控制流经所述第二电子开关管Q2的电流，同时也限制了所述第一电子开关管Q1的控制端上的电流，确保了所述第二电子开关管Q2的正常工作，以及避免了所述第一电子开关管Q1的导通功耗过大的情况。
在另一个实施例中，光伏充电过压保护电路的具体运行如下：1、若第二电阻R2两端的电压小于第一预设电压(由三端稳压器U1决定)，例如2.5V，那么三端稳压器U1的PIN1与PIN2之间的电压等于光伏板输入的电压或第一稳压管DZ1的稳压值，此时三端稳压器U1的PIN1与PIN2的压差大于2.5V，使得第二电子开关管Q2导通，从而第一电子开关管Q1导通。
2、如果光伏板输入的电压小于第一稳压管DZ1的稳压值，那么三端稳压器U1的PIN1与PIN2之间的电压等于光伏板输入的电压，如果光伏板输入的电压大于第一稳压管DZ1的稳压值，那么三端稳压器U1的PIN1与PIN2之间的电压等于第一稳压管DZ1的稳压值，此时第一稳压管DZ1的稳压值大于第二稳压管DZ2的稳压值，即三端稳压器U1的PIN1与PIN2的压差大于2.5V，使得第二电子开关管Q2导通，从而第一电子开关管Q1导通。
3、如果第二电阻R2两端电压等于大于第一预设电压(由三端稳压器U1决定)，例如2.5V，那么三端稳压器U1的PIN1与PIN2之间的电压约等于第二预设电压(由三端稳压器U1决定，第二预设电压小于第一预设电压，例如第二预设电压为2V)，三端稳压器U1的PIN1与PIN2的压差低于2.5V，三端稳压器U1断开，使得第二电子开关管Q2关闭，从而第一电子开关管Q1关闭，起到过压保护的作用。
在其中一个实施例中，本公开还涉及一种光伏充电装置，包括光伏板、输入过压保护器以及光伏电源转换器，所述输入过压保护器采用上述任一实施例所述的光伏充电过压保护电路，所述光伏板的输出端与所述输入过压保护器的输入端连接，所述输入过压保护器的输出端与所述光伏电源转换器的输入端连接，所述光伏电源转换器用于输出光伏转换电能。在本实施例中，所述光伏充电过压保护电路包括过压比较电路以及充电输出电路；所述过压比较电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一稳压管以及三端稳压器，所述第一电阻的第一端用于与光伏板的输出端连接，所述第一电阻的第二端通过所述第二电阻接地，所述第一电阻的第二端还与所述三端稳压器的比较端连接；所述第一电阻的第一端与所述第三电阻的第一端连接，所述第三电阻的第二端通过所述第一稳压管接地，所述第三电阻的第二端还与所述三端稳压器的第一输出端连接，所述三端稳压器的第二输出端接地；所述充电输出电路包括第一电子开关管以及第二电子开关管，所述第一电阻的第一端与所述第一电子开关管的第二端连接，所述第一电子开关管的第一端用于输出光伏充电电流；所述第一电子开关管的控制端与所述第二电子开关管的第一端连接，所述第二电子开关管的第二端接地，所述三端稳压器的第一输出端与所述第二电子开关管的控制端连接。光伏板输入电压经过第一电阻和第二电阻的分压，再经三端稳压器对分压比较，当光伏板输入电压低于过压保护电压时，第二电子开关管导通，使得第一电子开关管同步导通，从而便于光伏板输出光伏电能；而当光伏板输入电压高于过压保护电压时，第二电子开关管关闭，使得第一电子开关管同步关闭，从而使得光伏板停止向外输出光伏电能，起到过压保护的作用，而且，还不需要额外增加MCU进行过压保护检测，有效地降低了生产成本。
以上所述实施例仅表达了本公开的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本公开构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本公开的保护范围。因此，本公开专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种光伏充电过压保护电路，其特征在于，包括：
过压比较电路，所述过压比较电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一稳压管以及三端稳压器，所述第一电阻的第一端用于与光伏板的输出端连接，所述第一电阻的第二端通过所述第二电阻接地，所述第一电阻的第二端还与所述三端稳压器的比较端连接；所述第一电阻的第一端与所述第三电阻的第一端连接，所述第三电阻的第二端通过所述第一稳压管接地，所述第三电阻的第二端还与所述三端稳压器的第一输出端连接，所述三端稳压器的第二输出端接地；
充电输出电路，所述充电输出电路包括第一电子开关管以及第二电子开关管，所述第一电阻的第一端与所述第一电子开关管的第二端连接，所述第一电子开关管的第一端用于输出光伏充电电流；所述第一电子开关管的控制端与所述第二电子开关管的第一端连接，所述第二电子开关管的第二端接地，所述三端稳压器的第一输出端与所述第二电子开关管的控制端连接。
2.根据权利要求1所述的光伏充电过压保护电路，其特征在于，所述充电输出电路还包括第二稳压管，所述三端稳压器的第一输出端与所述第二稳压管的正极连接，所述第二稳压管的负极与所述第二电子开关管的控制端连接。
3.根据权利要求1所述的光伏充电过压保护电路，其特征在于，所述充电输出电路还包括第四电阻，所述第二电子开关管的控制端通过所述第四电阻接地。
4.根据权利要求1所述的光伏充电过压保护电路，其特征在于，所述充电输出电路还包括第五电阻，所述第一电阻的第一端通过所述第五电阻与所述第一电子开关管的控制端连接。
5.根据权利要求1所述的光伏充电过压保护电路，其特征在于，所述充电输出电路还包括第三稳压管，所述第一电阻的第一端与所述第三稳压管的正极连接，所述第三稳压管的负极与所述第一电子开关管的控制端连接。
6.根据权利要求1所述的光伏充电过压保护电路，其特征在于，所述充电输出电路还包括第六电阻，所述第一电子开关管的控制端通过所述第六电阻与所述第二电子开关管的第一端连接。
7.根据权利要求1所述的光伏充电过压保护电路，其特征在于，所述第一电子开关管为PNP型三极管。
8.根据权利要求1所述的光伏充电过压保护电路，其特征在于，所述第一电阻与所述第二电阻的阻值比为(45:1)至(63:1)。
9.根据权利要求1所述的光伏充电过压保护电路，其特征在于，所述三端稳压器的型号为TL431。
10.一种光伏充电装置，其特征在于，包括光伏板、输入过压保护器以及光伏电源转换器，所述输入过压保护器采用如权利要求1至9中任一项所述的光伏充电过压保护电路，所述光伏板的输出端与所述输入过压保护器的输入端连接，所述输入过压保护器的输出端与所述光伏电源转换器的输入端连接，所述光伏电源转换器用于输出光伏转换电能。
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2023
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