CN201393059Y

CN201393059Y - 太阳能控制器

Info

Publication number: CN201393059Y
Application number: CN200920130232U
Authority: CN
Inventors: 张延年
Original assignee: TUOSHI ELECTRIC (SHENZHEN) CO Ltd
Current assignee: TUOSHI ELECTRIC (SHENZHEN) CO Ltd
Priority date: 2009-03-31
Filing date: 2009-03-31
Publication date: 2010-01-27
Anticipated expiration: 2019-03-31

Abstract

本实用新型涉及太阳能控制器，其包括与铅酸电池及负载相连的稳压基准源电路、与负载相连的用于提供准确电压参考的电压识别调整电路、均与电压识别调整电路输出端相连的用于保护铅酸电池的过放保护电路、过充保护电路、及过温保护电路，其中，过充保护电路与太阳能电池板相连，过放保护电路与负载相连。本实用新型提供的太阳能控制器具有对太阳能系统中铅酸电池进行全面保护、延长电池使用寿命、减少电池更换、可保护环境的优点。

Description

太阳能控制器

技术领域

本实用新型涉及太阳能供电系统，更具体地说，涉及一种太阳能控制器。

背景技术

如今，太阳能供电系统的使用越来越普遍，其中，太阳能的电源系统是其中十分关键的部分。太阳能的电源系统通常使用铅酸电池储存能量，而铅酸电池直接通过开关对电池供电，每天的太阳能电池板都对电池反复充电，如果电池储存的能量过多，就会导致电池过充；或者其放电时，没有进行控制，容易出现过度放电；现有太阳能系统设备，如果过度充电，电池温度会升高，没有电池周边环境温度检测控制电路的保护，电池温度过高会影响电池的性能；使用铅酸电池储存能量，没有使用电池电解放电控制电路，往往导致电池在很长一段时间没有使用时，电池本身就会有一层破坏性的强酸产生。

现有技术中，有的对铅酸电池有过充保护，有的对铅酸电池进行有过放保护，但是缺乏对铅酸电池同时进行例如过充保护、过放保护、过温保护、及电池电解控制保护的全面保护。这样，电池始终会受到比较的大的影响而减少其寿命。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述太阳能供电系统缺乏对铅酸电池的全面保护的缺陷，提供一种可以对铅酸电池进行全面保护的太阳能控制器。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种太阳能控制器，其包括与铅酸电池及负载相连的稳压基准源电路、与负载相连的用于提供准确电压参考的电压识别调整电路、均与电压识别调整电路输出端相连的用于保护铅酸电池的过放保护电路、过充保护电路、及过温保护电路，其中，过充保护电路与太阳能电池板相连，过放保护电路与负载相连。

在本实用新型所述的太阳能控制器中，还包括跟随器U3C，其正极输入端与所述电压识别调整电路相连，其负极输入端与输出端同时与所述过放保护电路和过充保护电路的输入端相连。

在本实用新型所述的太阳能控制器中，所述过充保护电路包括比较器U1A、U1B、电阻R24、R21、R11、二极管D6、及第一MOS管Q1；其中，比较器U1A的正极输入端通过电阻R24与所述跟随器U1C的输出端相连，其负极输入端通过电阻R21与比较器U1B的负极输入端相连，其输出端通过二极管D6与比较器U1B的正极输入端相连，U1B的输出端通过电阻R11与第一MOS管Q1的栅极G相连，第一MOS管Q1的漏极D与太阳能电池板相连，其源极S接地。

在本实用新型所述的太阳能控制器中，所述过放保护电路包括比较器U1D、电阻R3、R20、第二MOS管Q2、二极管D1、D2；其中，比较器U1D的正极输入端与所述跟随器的输出端相连，其负极输入端通过电阻R20与所述过充保护电路中比较器U1A的负极输入端相连，其输出端通过电阻R3与第二MOS管Q2的栅极相连，二极管D1、D2反向串联于第二MOS管Q2的源极与漏极之间，二极管D2并联于负载之间。

在本实用新型所述的太阳能控制器中，所述过温保护电路包括相互串联的电阻R22、R23、及与电阻R22并联的温度传感器TIM，温度传感器TIM同时接地，电阻R23同时与过充保护电路的输入端相连。

在本实用新型所述的太阳能控制器中，所述稳压基准源电路包括三极管Q3、电阻R29、及稳压管Z1；

其中，Q3的集电极与负载相连，其发射极与电源相连，其基极通过电阻R29与所述稳压管Z1的阴极相连，Z1的阳极与铅酸电池的负极相连，并接地。

在本实用新型所述的太阳能控制器中，所述电压识别调整电路包括电压调整芯片U2、电阻R33、R26、三极管Q4、及三极管Q5，电压调整芯片U2通过电阻R33与三极管Q4的基极相连，Q4的集电极与Q5的基极相连，Q4的发射极接地，Q5的发射极与负载相连，Q5的集电极与电阻R26相连。

在本实用新型所述的太阳能控制器中，还包括连接于所述第一MOS管Q1的源极与漏极之间的用于过压保护的压敏电阻VR1。

在本实用新型所述的太阳能控制器中，所述过充保护电路还包括电阻R38和用于过充报警的发光二极管LED1，电阻R38和发光二极管LED1串联于比较器U1B的输出端与地之间。

实施本实用新型的太阳能控制器，其提供了过充保护电路、过放保护电路、过温保护电路，其通过稳压基准源电路给各个保护电路提供基准源，通过电压识别调整电路给各个保护电路中比较器提供准确的电压参考，以对电池进行有效的过充、过放、过温保护。同时，与铅酸电池及负载相连的稳压基准源电路使整个电路始终有微小的放电，而避免了电池长时间不使用时电解放电受损，从而进行了电池电解控制保护。使铅酸电池得到了全面的保护，可延长其使用寿命，保护环境。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型的太阳能控制器的连接示意图；

图2是本实用新型的太阳能控制器的控制原理框图；

图3是本实用新型的太阳能控制器的一优选实施例的电路图。

具体实施方式

本实用新型提供的太阳能控制器对太阳能系统中的铅酸电池进行全面保护。如图1所示，其为本实用新型的控制器的连接示意图，在太阳能电池板与铅酸电池之间提供控制器，以控制太阳能电池板对铅酸电池的充电以防止过充，同时，控制器与电压输出接线端相连，以在控制器检测到铅酸电池过放时控制输出端所接的负载以防止过放，同时，控制器还可以进行过温保护及电池电解控制。其中，太阳能电池板为17/29V的，铅酸电池为12/24V的。

参见图2及图3所示，图2为本实用新型的控制器的控制原理框图，图3是本实用新型的太阳能控制器的一优选实施例的电路图。本实用新型提供的太阳能控制器包括与铅酸电池BT相连的稳压基准源电路，其同时通过电压输出接线端L+与负载相连，还与负载相连的用于提供准确电压参考的电压识别调整电路、均与电压识别调整电路输出端相连的用于保护铅酸电池的过放保护电路、过充保护电路、及过温保护电路，其中，过充保护电路与太阳能电池板相连，过放保护电路与负载相连。

本实用新型提供的控制器的原理为：对于过充保护，根据12/24V铅酸电池饱和电压为14/26V范围的特性，通过检测电池电压达到饱和电压14/26V时，太阳能控制器通过过充电保护电路停止太阳能电池对铅酸电池快速充电，进入太阳能电池板自放电状态，同时对电池转入涓流充电，以实现安全保护电池；对于过放保护，根据12/24V铅酸电池放电终止保护电压10.5/19.5V范围特性，通过控制器检测判断到电池电压降到放电终止保护电压10.5/19.5V时，太阳能控制器通过过放保护电路停止电池电压输出，关掉负载电压输出，进入自动循环检测电池电压状态，如果电池电压达到正常输出电压要求，自动恢复负载电压输出，以实现安全保护电池；过温保护，根据铅酸电池大电流快速充电时，温度就会有上升特性，当温度超过规定要求时，控制器中过温保护电路使得停止充电，保持电池处在良好的工作温度范围，有利于电池使用寿命。通过热敏电阻做感应器件检测电池周边环境温度当感应温度达到保护值时，停止对电池大电流充电；电池电解控制保护，根据铅酸电池本身使用的材料和电气特性，如果电池在饱和状态长时间不放电，会导致自身有一层破坏性的强酸产生，加快了电池的老化和性能的下降，通过稳压基准源电路进行小电流恒流放电以对电池放电，保持电池不会有大的破坏性的强酸产生。

在图3中，M+和地分别是太阳能电池板的电压正负输入端，M+端接17V/29V太阳能电池板，其直接通过隔离二极管D3及保险丝F1对铅酸电池BT进行充电。LED2为充电指示灯。电压输出接线端通过接线端L+把电池电压输出给负载使用。稳压基准源电路与L+相连，其包括三极管Q3、电阻R29、及稳压管Z1；其中，Q3的集电极与负载相连，集电极同时通过保险丝与铅酸电池相连，其发射极与电源V+相连，其基极通过电阻R29与稳压管Z1的阴极相连，Z1的阳极与铅酸电池的负极相连，并接地。因此，稳压基准源电路可以给各个保护电路提供稳定电压及负端基准电压，12V/24V范围都能保持8V稳定供给。且可以提供基准电压，另外，其与负载相连，且三极管可以一直处于导通状态，所以，即使电池长时间不用，其依然可以使电池进行小电流放电，而避免了电池在饱和状态长时间不放电而自身进行电解产生强酸，这样就实现了电池电解控制保护。

电压识别调整电路与负载相连，其包括电压调整芯片U2、三极管Q4、Q5、滤波电容C7、电阻R32、R35、R31、R33、R34、R36、R37、R30、R26及R13。电压调整芯片U2优选为TL431，电压调整芯片U2通过电阻R33与三极管Q4的基极相连，Q4的集电极与Q5的基极相连，Q4的发射极接地，Q5的发射极与负载相连，Q5的集电极与电阻R26相连。同时，电阻R26与电压跟随器U1C的正极输入端相连，跟随器U1C的负极输入端与输出端同时与所述过放保护电路和过充保护电路的输入端相连。电压识别调整电路可以识别12V/24V的电池，并为过充和过放保护电路提供灵敏的电压参考。电压跟随器为比较器，其输入阻抗高，输出阻抗低，同相输入，电压串联负反馈，出现共模电压。当为12V供电时，比较器U1C的10端电压为4.95V(负载不工作)或5.3V以上(负载工作)，当24V供电时，10端电压为4.45V(负载不工作)或4.97V以上(负载工作)，这就为识别及保护电路提供参考依据。

比较器U1A、U1B和第一MOS管Q1及其外围元件构成过充保护电路。其先进行过充检测，再根据检测情况进行过充控制。比较器U1A的正极输入端通过电阻R24与所述跟随器U1C的输出端相连，其负极输入端通过电阻R21与比较器U1B的负极输入端相连，其输出端通过二极管D6与比较器U1B的正极输入端相连，U1B的输出端通过电阻R11与第一MOS管Q1的栅极G相连，第一MOS管Q1的漏极D与太阳能电池板相连，其源极S接地。当M+不断地给电池BT充电，B+电压逐渐升高，当电压达到14.5V(或26.1V)以上即B+＞14.5V(或26.1V)时，保护管Q1间歇导通，把部分电压分压到地，即Q1管充当太阳能电池板的一个负载，保证电池不被过充。

同时，本实用新型还包括过压控制电路，其包括连接于所述第一MOS管Q1的源极与漏极之间以用于防雷或防瞬间高压之过压保护的压敏电阻VR1。过温保护电路包括相互串联的电阻R22、R23、及与电阻R22并联的温度传感器TIM，温度传感器TIM同时接地，电阻R23同时与过充保护电路的输入端相连。一般电解气体的产生与电池温度的变化有很大的关系，温度传感器TIM测量电池周围的温度以调节电流，当温度超过过温保护电路所承受的温度时，温度传感器TIM改变比较器U1B的负极输入电压，从而进一步使第一MOS管Q1断开，以停止充电，保护电池。

过充保护电路还包括电阻R38和用于过充报警的发光二极管LED1，电阻R38和发光二极管LED1串联于比较器U1B的输出端与地之间。当电压过高时其就会频闪。

过放保护电路包括比较器U1D、电阻R3、R20、第二MOS管Q2、二极管D1、D2；其先进行过放检测，即检测电池的电量，再根据检测情况进行过放控制，其中，比较器U1D的正极输入端与所述跟随器的输出端相连，其负极输入端通过电阻R20与所述过充保护电路中比较器U1A的负极输入端相连，其输出端通过电阻R3与第二MOS管Q2的栅极相连，二极管D1、D2反向串联于第二MOS管Q2的源极与漏极之间，二极管D2并联于负载之间。L+和L-是负载输出端口。接上额定负载后电池BT放电工作，电压逐渐降低，当B+降到11.0V(或22.9V)时，即＜11.0V(或22.9V)时，开关管Q2截止，关闭负载输出，保证电池电压不致过低，关闭负载后，BT充电而电压回升，当B+＞12.5V(或26.1V)时Q2导通，负载得以恢复工作。

因此，本实用新型提供的太阳能控制器可以对电池进行过充保护、过放保护、过温保护、电解控制保护，使太阳能供电系统可以高效利用绿色太阳能对电池充电同时，又能保证太阳能供电系统电池的安全。其提高了电池的使用寿命，减少更换电池，也保护了环境，且减少了使用太阳能供电系统的维护成本。

Claims

1、一种太阳能控制器，其特征在于，包括与铅酸电池及负载相连的稳压基准源电路、与负载相连的用于提供准确电压参考的电压识别调整电路、均与电压识别调整电路输出端相连的用于保护铅酸电池的过放保护电路、过充保护电路、及过温保护电路，其中，过充保护电路与太阳能电池板相连，过放保护电路与负载相连。

2、根据权利要求1所述的太阳能控制器，其特征在于，还包括跟随器U1C，其正极输入端与所述电压识别调整电路相连，其负极输入端与输出端同时与所述过放保护电路和过充保护电路的输入端相连。

3、根据权利要求1或2所述的太阳能控制器，其特征在于，所述过充保护电路包括比较器U1A、U1B、电阻R24、R21、R11、二极管D6、及第一MOS管Q1；

其中，比较器U1A的正极输入端通过电阻R24与所述跟随器U1C的输出端相连，其负极输入端通过电阻R21与比较器U1B的负极输入端相连，其输出端通过二极管D6与比较器U1B的正极输入端相连，U1B的输出端通过电阻R11与第一MOS管Q1的栅极相连，第一MOS管Q1的源极与太阳能电池板相连，其漏极接地。

4、根据权利要求1或2所述的太阳能控制器，其特征在于，所述过放保护电路包括比较器U1D、电阻R3、R20、第二MOS管Q2、二极管D1、D2；

其中，比较器U1D的正极输入端与所述跟随器的输出端相连，其负极输入端通过电阻R20与所述过充保护电路中比较器U1A的负极输入端相连，其输出端通过电阻R3与第二MOS管Q2的栅极相连，二极管D1、D2反向串联于第二MOS管Q2的源极与漏极之间，二极管D2并联于负载之间。

5、根据权利要求1所述的太阳能控制器，其特征在于，所述过温保护电路包括相互串联的电阻R22、R23、及与电阻R22并联的温度传感器TIM，温度传感器TIM同时接地，电阻R23同时与过充保护电路的输入端相连。

6、根据权利要求1所述的太阳能控制器，其特征在于，所述稳压基准源电路包括三极管Q3、电阻R29、及稳压管Z1；

7、根据权利要求1所述的太阳能控制器，其特征在于，所述电压识别调整电路包括电压调整芯片U2、电阻R33、R26、三极管Q4、及三极管Q5，电压调整芯片U2通过电阻R33与三极管Q4的基极相连，Q4的集电极与Q5的基极相连，Q4的发射极接地，Q5的发射极与负载相连，Q5的集电极与电阻R26相连。

8、根据权利要求3所述的太阳能控制器，其特征在于，还包括连接于所述第一MOS管Q1的源极S与漏极D之间的用于过压保护的压敏电阻VR1。

9、根据权利要求3所述的太阳能控制器，其特征在于，所述过充保护电路还包括电阻R38和用于过充报警的发光二极管LED1，电阻R38和发光二极管LED1串联于比较器U1B的输出端与地之间。