CN201877864U - 蓄电池充电控制电路 - Google Patents

Abstract

一种蓄电池充电控制电路，所述的蓄电池充电控制电路完全采用硬件电路，其包括蓄电池、为蓄电池提供电量的太阳能电池板、电压比较器电路、电流比较器电路，太阳能电池板的正极连接于蓄电池的正极，太阳能的负极经第一电阻和电子开关连接于蓄电池的负极；电子开关的控制端与电压比较器电路和电流比较器电路的输出端连接，由电压比较器电路和电流比较器电路共同控制电子开关，电压比较器的输入端连接于蓄电池的正极，电流比较器的输入端连接于第一电阻与电子开关的连接点。因其完全为硬件电路，无外部CPU控制，故其成本低，抗干扰性强。

Description

蓄电池充电控制电路

技术领域

本实用新型属于蓄电池充电过程的控制电路，尤其涉及一种太阳能电池板供电对蓄电池充电过程的控制电路。

背景技术

在一些应用中，比如恶劣的（如沙漠等无电场所）环境监测点等需要对数据采集系统供电的场所，往往是利用蓄电池进行供电，很多时候采用人工更换电池的方法，费工又费力。在这样的应用场合往往需要利用太阳能池板对蓄电池进行供电，传统的充电方法为：首先采集电压电流信号，然后根据反馈的信号，微处理器根据这些反馈信号对蓄电池进行充电管理。这样不但浪费了系统CPU资源，而且加大了能耗，整个系统在抗干扰性较差，且需要比较大的成本。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种准确性、抗干扰性以及可靠性极高的蓄电池充电控制电路。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：一种蓄电池充电控制电路，所述的蓄电池充电控制电路完全采用硬件电路，其包括蓄电池、为蓄电池提供电量的太阳能电池板、电压比较器电路、电流比较器电路，太阳能电池板的正极连接于蓄电池的正极，太阳能的负极经第一电阻和电子开关连接于蓄电池的负极；电子开关的控制端与电压比较器电路和电流比较器电路的输出端连接，由电压比较器电路和电流比较器电路共同控制电子开关，电压比较器的输入端连接于蓄电池的正极，电流比较器的输入端连接于第一电阻与电子开关的连接点。最好所述的太阳能电池板的正极经二极管连接于蓄电池的正极，二极管的正极与太阳能电池板的正极，二极管的负极连接于蓄电池的正极。

采用上述技术方案的蓄电池充电控制电路，因其完全为硬件电路，无外部CPU控制，故其成本低，抗干扰性强。电压比较器和电流比较器组成了蓄电池的充电控制回路。电压信号与电流信号的反馈信号分别送入比较器，由电流比较器和电压比较器的作用来实现充电回路的导通与关断，适合的占空比使得蓄电池能获得适合的充电电压和充电电流。其调试方便，电路完全采用硬件电路搭建，期间价格相对低廉。若后续接带CPU的负载，其蓄电池的充放电均不需后续负载的干预，大大减少了后续负载中CPU的开销，抗干扰能力强，并且电源供电稳定，性能可靠。并可以根据需要调配容量和输出电压，使产品具有一定的通用性，可广泛运用于光伏发电、电力、环境监测、冶金、石化等的数据采集的电源供应系统。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明。

附图说明

图1是本实用新型的原理框图。

图2是本实用新型一种实施例的电路原理图。

具体实施方式

如图1、图2所示，本实用新型蓄电池充电控制电路的一种实施例，包括蓄电池、为蓄电池提供电量的太阳能电池板、电压比较器电路、电流比较器电路，太阳能电池板的正极经二极管D3连接于蓄电池的正极，太阳能的负极经第一电阻R5和电子开关连接于蓄电池的负极；电子开关的控制端与电压比较器电路和电流比较器电路的输出端连接，由电压比较器电路和电流比较器电路共同控制电子开关Q1，电压比较器电路的输入端连接于二极管D3的负极，电流比较器电路的输入端连接于第一电阻R5与电子开关Q1的连接点。

其原理是太阳能电池板的正端通过电流表和二极管D3引向蓄电池的正极，负端经第一电阻R5和电子开关Q1引向蓄电池的负极，由此形成蓄电池的充电回路。电流表可直接指示蓄电池充电电流的大小，便于人工观察。本实施例中LED1是太阳能电池板的供电指示灯，第二电阻R1经光隔离器件的输入端向发光二极管LED1提供电源。当太阳能电池有电能时，LED会发光，器件的输出端可向控制回路提供太阳能电池板有无电能的开关量信息。二极管D3用作全电路的极性保护，防止输入极性接反时损伤电路元件。当太阳能电池板无电能时，二极管D3两端电压反置，可阻止蓄电池向LED1倒送电而误发光。万一输入回路短路，二极管D3也会因两端电压反置而阻止蓄电池短路放电。由于普通整流二极管有0.50~1V的压降，这对太阳能电池板来说是个很大的压降损失，为此本装置采用了低功耗低压降的1N5822整流二极管，克服了普通二极管的缺陷。

电压比较器电路和电流比较器电路组成了蓄电池的充电控制回路。二极管D3输出端向电压比较器电路提供电压反馈信号。第一电阻R5因有来自电子开关Q1的电流流入而产生压降，此压降作为电流负反馈信号送入电流比较器电路，电子开关Q1在两比较器电路的共同作用下高速频繁导通与开断，合适的占空比使得蓄电池能获得合适的充电电压和电流。

本实施例采用N沟道的场效应管Q1做电子开关，当场效应管Q1导通，蓄电池处于被充电状态。反之场效应管Q1截止，蓄电池停止充电。控制场效应管Q1的控制极电位，便可控制蓄电池的充电与否。

电压比较器电路的核心运放U1A本实施例采用运放LM324开环设计，实现快速比较功能。开环状态下的运放U1A只要其正输入端电压略高于负输入端，输出则为正，反之输出则为负，响应极为迅速。运放的正输入端作为参考基准输入，采用低功耗高稳定度的稳压元件DW1提供参照基准电压。电解电容C1的加装可以使HT7133的输出更为稳定。滑动电阻RW1是蓄电池电压的取样电阻，从蓄电池两端取得反馈电压，在滑动电阻RW1的动臂上取出采样分压，连接到运放的负输入端。当采样分压高于基准电压时，运放输出迅速为低，经二极管D1的下拉，场效应管的控制极也为低，场效应管迅速截止，蓄电池停止充电。此后的蓄电池电压会因放电而缓慢下降，滑动电阻RW1的取样分压也会按比例下降。当取样电压低于基准电压时，U1A输出迅速为高，场效应管因控制极为高而迅速导通，蓄电池又开始被充电，电压随之渐渐上升，RW1的采样分压端也跟着升压。当采样分压高于基准电压时，UA1的输出又迅速下跳，场效应管也跟着迅速截止，如此周而复始，蓄电池的充电电压会被精确地控制在一个设定的值上。

由于U1A比较器的灵敏度极高，电子开关Q1细微的输出纹波就会受到U1A的调节，加上C3的滤波，蓄电池可以获得非常平稳供电电压，即使拆除蓄电池，电子开关Q1的输出照样平稳。

电流比较器电路的原理与电压比较器电路的原理相似。以运放U1D为比较器，取DW2作参照基准电位，接到U1D的正输入端。C2作DW2的滤波器。由于本比较器是以太阳能电池板的负端为参照点进行充电电流的监测，所以DW2和C2均以太阳能电池板的负端为公共点。电流负反馈信号取自第一电阻R5。太阳能电池板对蓄电池的充电电流经第一电阻R5入地，R5两端的电压降与充电电流的大小成正比。运放U1B作为普通的负反馈正向线性放大器，对第一电阻R5两端的电压进行放大后，传送到比较器U1D的负输入端。当U1D负输入端的电压高于正端的基准电压时，U1D输出迅速变负，场效应管随即截止，蓄电池停止充电，R5两端即刻失去电压，放大器U1B的输出立即归0，比较器U1A因正输入端电压高于负输入端，所以输出立即变高，电子开关Q1随即导通，蓄电池又开始充电，可一充电又导致比较器U1A输出迅速变低，Q1又截止。如此频繁振荡，蓄电池获得了一定额度的平均充电电流，电流大小由U1B的放大倍数决定，调节RW2可改变U1B的放大倍数，从而达到充电电流大小的控制。R5的阻值不能太大，否则会过度增加电路的内部功耗，影响太阳能电池板的效率。

电子开关Q1在电压比较器和电流比较器的共同控制下频繁接通和断开蓄电池的充电。两个比较器经D1和D2相与，只要有一个比较器处于低电位，电子开关Q1就截止，当在两个比较器同时为高时，电子开关Q1导通。实现了对蓄电池充电的控制。

Claims (2)

1.一种蓄电池充电控制电路，包括蓄电池，其特征在于：所述的蓄电池充电控制电路完全采用硬件电路，其还包括为蓄电池提供电量的太阳能电池板、电压比较器电路、电流比较器电路，太阳能电池板的正极连接于蓄电池的正极，太阳能的负极经第一电阻和电子开关连接于蓄电池的负极；电子开关的控制端与电压比较器电路和电流比较器电路的输出端连接，由电压比较器电路和电流比较器电路共同控制电子开关，电压比较器的输入端连接于蓄电池的正极，电流比较器的输入端连接于第一电阻与电子开关的连接点。

2.根据权利要求1所述的蓄电池充电控制电路，其特征在于：所述的太阳能电池板的正极经二极管连接于蓄电池的正极，二极管的正极与太阳能电池板的正极，二极管的负极连接于蓄电池的正极。

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