CN201577046U - 太阳能电池充电器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种太阳能电池充电器，包括一个具有逐周期限流保护功能的升压芯片U1、一个滤波电感L、一个场效应管Q1和一个运算放大器；升压芯片U1与滤波电感L之间设置有输入分压电路，输出和地之间设有输出分压电路。升压芯片U1采用具有逐周期限流保护功能的LM5022芯片，其1脚为电压输入脚，2脚为反馈电压，5脚为输出脚，8脚具有逐周期限流功能；场效应管Q1的栅极与升压芯片U1的5脚连接，场效应管Q1的漏极与滤波电感L连接。本实用新型太阳能电池充电器具有逐周期限流功能，通过运算放大器构成的反向器和升压芯片U1的限流脚连接实现恒定电压(CVT)跟踪。

Description

太阳能电池充电器

技术领域

本实用新型涉及一种电池充电器，特别涉及一种太阳能电池充电器。

背景技术

目前，在各种光伏电站中，普遍采用太阳能电池来收集太阳能并将它储存于电池中。然而，在利用太阳能对电池充电的过程中，由于太阳能电池输出特性的非线性，太阳能电池工作点并非总处于最大功率点附近。

实用新型内容

针对上述现有技术，本实用新型提供了一种太阳能电池充电器，该充电器是根据太阳电池的工作特性——输出最大功率点处的电压值在不同日照下基本不变，采用恒定电压跟踪(CVT)方式实现了对太阳能电池的最大功率跟踪。

为了解决上述技术问题，本实用新型太阳能电池充电器予以实现的技术方案是：包括一具有逐周期限流保护功能的升压芯片U1、一滤波电感L、一场效应管Q1和一运算放大器；所述升压芯片U1与滤波电感L之间设置有输入分压电路，输出和地之间设有输出分压电路；通过运算放大器构成的反向器和升压芯片U1的限流脚之间连接实现恒定电压跟综。

本实用新型太阳能电池充电器，其中，所述升压芯片采用具有逐周期限流保护功能的LM5022芯片，其1脚为电压输入脚，2脚为反馈电压，8脚具有限流功能，5脚为输出脚。所述输入分压电路由连接在升压芯片的1脚与滤波电感L之间的两个输入分压电阻构成；所述输出分压电路由连接在输出和地之间的两个输出分压电阻构成。所述场效应管的栅极与所述升压芯片U1的5脚连接，所述场效应管的漏极与所述滤波电感L连接；所述运算放大器的正输入端B与升压芯片U1的2脚连接，其输出端A与升压芯片U1的8脚连接；所述运算放大器的负输入端C连接到上述两个输入分压电阻之间的连线上；所述场效应管的源极、一输入分压电阻及一输出分压电阻均接地。通过两个输入分压电阻的采样电压输入给运算放大器，经两个输出分压电阻的分压的反馈电压采样给运算放大器的正输入端B，所述运算放大器的输出端A电压反馈给LM5022芯片的8脚，所述LM5022芯片的8脚具有逐周期限流保护功能。

本实用新型太阳能电池充电器，还包括一PIC单片机，所述PIC单片机采用PIC16F676芯片，所述PIC16F676芯片的特征是：(1)采用DIP14或者SOIC14封装，(2)具有2个定时器，(3)输入输出I/O口切换频率为250KHZ，(4)2KFlash，(5)多路A/D，(6)内部集成了上电复位、欠压检测和看门狗电路，(7)使用4M晶体的内部晶振。

本实用新型太阳能电池充电器，其中，所述PIC16F676芯片的5脚与升压芯片U1的7脚之间连接有一场效应管用以控制升压芯片U1的低压自锁；所述PIC16F676芯片的8脚与升压芯片U1的1脚之间连接有信号转换器ADC，将充电电池温度数字信号转换成模拟信号，用以控制升压芯片U1的输入电压；所述PIC16F676芯片的6脚控制电池的输出电压，当电池的输出电压异常时，通过所述PIC16F676芯片进行锁定；所述PIC16F676芯片通过改变反馈电阻值用以满足输出电流为3A，电压为36V或48V的充电设备充电；所述PIC16F676芯片的6脚顺次连接有三个场效应管，用以实现输出电压的过电保护。所述场效应管均为增强型N-MOS。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：该充电器是根据太阳电池的工作特性——输出最大功率点处的电压值在不同日照下基本不变，采用恒定电压跟踪(CVT)方式实现了对太阳能电池的最大功率跟踪，即，当输入电流达到一定值时，输入电压被限定，使输入电压保持在一个恒定值，图1示出了太阳能电池板最大功率跟综曲线。

附图说明

图1是太阳能电池板最大功率跟综曲线；

图2是本实用新型太阳能电池充电器的电路原理图；

图3是本实用新型太阳能电池充电器的参数控制电路图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细地描述。

如图1所示，本实用新型太阳能电池充电器，包括一具有逐周期限流保护功能的升压芯片U1、一滤波电感L、一场效应管Q1和一运算放大器；所述升压芯片U1与滤波电感L之间分别设置有输入分压电路，所述输入分压电路由连接在升压芯片U1的1脚与滤波电感L之间的两个输入分压电阻R1和R2构成；在输出和地之间设置有输出分压电路，所述输出分压电路由连接在输出和地之间的两个输出分压电阻R3和R4构成；所述升压芯片U1采用具有逐周期限流保护功能的LM5022芯片，其1脚为电压输入脚，2脚为反馈电压，8脚具有限流功能，5脚为输出脚；所述场效应管Q1的栅极与所述升压芯片U1的5脚连接，所述场效应管Q1的漏极与所述滤波电感L连接；所述运算放大器的正输入端B与升压芯片U1的2脚连接，其输出端A与升压芯片U1的8脚连接；所述运算放大器的负输入端C连接到上述两个输入分压电阻R3和R4之间的连线上；所述场效应管Q1的源极、一输入分压电阻R2及一输出分压电阻R4均接地。通过运算放大器构成的反向器和升压芯片U1的限流脚之间连接实现恒定电压(CVT)跟综。

按照如图1所示的电路设计的太阳能电池充电器，假设：运算放大器的输出电压是aV，该运算放大器的正输入端电压是bV，该运算放大器的负输入端电压是cV，该运算放大器的放大系数是K，则A点、B点和C点之间的电压有如下关系，

(c-b)×K＝a    (1)

因此，根据A、B两点电压就可以求出C点电压，知道C点电压值后，根据两个分压电阻R1和R2的值，便可求得输入电压，即升压芯片U1的1脚电压，该电压值也就是设定的恒定值。当升压芯片U1的8脚电压超过aV时，限流起作用，再根据升压芯片U1的2脚的反馈电压值bV，当输入电流达到一定值时，输入电压被限定，使输入电压保持在一个恒定值，而且此恒定值可通过公式(1)计算出来，图1示出了太阳能电池板最大功率跟综曲线。

下面以具有逐周期限流功能的LM5022来举例说明本实用新型太阳能电池充电器的工作原理及特点。

本实用新型太阳能电池充电器所具有的逐周期限流功能是通过输入分压电阻R1和R2的采样电压输入给运算放大器，经电阻R3和R4分压的反馈电压采样给运算放大器的正输入端B，放大器的输出端A电压反馈给LM5022芯片的8脚，8脚具有逐周期限流保护功能，从而，通过这样的设置就实现了此电路的限流保护。由此，可以得出，此电路简单环保，可以很好的利用太阳能来给电池充电，能满足36V、48V等要求的充电设备，并可以通过改变R3和R4反馈电阻值就能满足不同要求的电压充电，实用性强。

对电池输出电压范围、充电电池温度等设定可以选用相应的芯片来实现，下面以选取PIC16F676芯片举例说明：即PIC单片机选用PIC16F676芯片，DIP14或者SOIC14封装，2个定时器，输入输出I/O口切换频率可以达到250KHZ，2KFlash，多路A/D，使得PIC16F676特别适用于低成本的电池管理系统。PIC16F676芯片内部集成了上电复位、欠压检测和看门狗电路，使用内部晶振(如：4M晶体)，这些都极大的简化了外围电路的设计。

如图3所示，所述PIC16F676芯片的5脚与升压芯片U1的7脚之间连接有一场效应管Q2用以控制升压芯片U1的低压自锁；所述PIC16F676芯片的8脚与升压芯片U1的1脚之间连接有信号转换器ADC，进行模数转换，将该芯片内的数字信号(诸如：电池温度等数字信号)转换成模拟信号以控制升压芯片U1的输入电压；PIC16F676芯片的6脚控制电池的输出电压，如图3所示，所述PIC16F676芯片的6脚顺次连接有三个场效应管Q3、Q4和Q5，用以实现输出电压的过电保护，当电池的输出电压过高或者过低时，通过PIC16F676芯片锁定。另外，通过设计PIC16F676芯片可以满足4路同时工作，并能很好的满足输出电流3A的充电。图3所示的电池参数控制电路，不但简单环保，而且可以很好的利用太阳能来给电池充电，能满足36V、48V等不同电压要求的充电设备。

尽管上面结合图对本实用新型进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨的情况下，还可以作出很多变形，这些均属于本实用新型的保护之内。

Claims (8)

1.一种太阳能电池充电器，其特征在于：包括一具有逐周期限流保护功能的升压芯片U1，一滤波电感L、一场效应管Q1和一运算放大器；

所述升压芯片U1与滤波电感L之间设置有输入分压电路；

输出和地之间设置有输出分压电路；

通过运算放大器构成的反向器和升压芯片U1的限流脚连接实现恒定电压跟踪。

2.根据权利要求1所述的太阳能电池充电器，其特征在于：所述升压芯片采用具有逐周期限流保护功能的LM5022芯片，其1脚为电压输入脚，2脚为反馈电压，8脚具有限流功能，5脚为输出脚。

3.根据权利要求2所述的太阳能电池充电器，其特征在于：所述输入分压电路由连接在升压芯片的1脚与滤波电感L之间的两个输入分压电阻构成；所述输出分压电路由连接在输出和地之间的两个输出分压电阻构成。

4.根据权利要求2所述的太阳能电池充电器，其特征在于：所述场效应管的栅极与所述升压芯片U1的5脚连接，所述场效应管的漏极与所述滤波电感L连接；

所述运算放大器的正输入端B与升压芯片U1的2脚连接，其输出端A与升压芯片U1的8脚连接；

所述运算放大器的负输入端C连接到上述两个输入分压电阻之间的连线上；

所述场效应管的源极、一输入分压电阻及一输出分压电阻均接地。

5.根据权利要求4所述的太阳能电池充电器，其特征在于：通过两个输入分压电阻的采样电压输入给运算放大器，经两个输出分压电阻的分压的反馈电压采样给运算放大器的正输入端B，所述运算放大器的输出端A电压反馈给LM5022芯片的8脚，所述LM5022芯片的8脚具有逐周期限流保护功能。

6.根据权利要求4所述的太阳能电池充电器，其特征在于：还包括一PIC单片机，所述PIC单片机采用PIC16F676芯片，所述PIC16F676芯片的特征是：(1)采用DIP14或者SOIC14封装，(2)具有2个定时器，(3)输入输出I/O口切换频率为250KHZ，(4)2KFlash，(5)多路A/D，(6)内部集成了上电复位、欠压检测和看门狗电路，(7)使用4M晶体的内部晶振。

7.根据权利要求6所述的太阳能电池充电器，其特征在于：所述PIC16F676芯片的5脚与升压芯片U1的7脚之间连接有一场效应管用以控制升压芯片U1的低压自锁；

所述PIC16F676芯片的8脚与升压芯片U1的1脚之间连接有信号转换器ADC，将充电电池温度数字信号转换成模拟信号，用以控制升压芯片U1的输入电压；

所述PIC16F676芯片的6脚控制电池的输出电压，当电池的输出电压异常时，通过所述PIC16F676芯片进行锁定；

所述PIC16F676芯片通过改变反馈电阻值用以满足输出电流为3A，电压为36V或48V的充电设备充电；所述PIC16F676芯片的6脚顺次连接有三个场效应管，用以实现输出电压的过电保护。

8.根据权利要求1或7所述的太阳能电池充电器，其特征在于：所述场效应管均为增强型N-MOS。

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