CN202043332U - 多功能太阳能灯 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种多功能太阳能灯，主要是为了提供一种工作更加稳定可靠的太阳能灯。本实用新型包括：充电电路、连接在所述充电电路充电端的太阳能电池、连接在所述充电电路放电端的蓄电池，以及连接于所述蓄电池电压输出端的LED灯；还包括：连接在所述充电电路中的恒压跟踪控制电路和蓄电池保护电路，以及LED灯驱动电路。采用上述结构的多功能太阳能灯，安装方便、不用布线、工作稳定可靠、免维护、环保无污染、使用寿命长，可为城市照明提供良好的技术方案。

Description

多功能太阳能灯

技术领域

本实用新型涉及太阳能利用领域，尤其涉及一种多功能太阳能灯。

背景技术

随着经济的发展和社会的进步，人们对能源提出了越来越高的要求，寻找新能源已成为当前人类面临的迫切课题。由于太阳能发电具有火电、水电、核电所无法比拟的清洁性、安全性、资源的广泛性和充足性，太阳能被认为是二十一世纪最重要的能源。

而在我国，节能减排是我们的基本国策，更是当今每一位国民的责任。根据近年的耗电统计比例来看，城市照明用电约占总耗电量的30％，根据发改委公布的数据，而城市道路照明用电占城市照明耗电总量的58％。因此可以推算出当前道路照明耗电占总耗电量的17.4％。如何降低道路照明及城市室外照明的耗电量，而不降低道路照明的光亮度、安全性，同时使城市的夜空仍然光彩绚丽，再加上不增加维护成本，成为当前重要的课题。而若使用太阳能照明设备，只用原来耗电量的十分之一就能满足了。此外，太阳能设备在全国用电高峰的时候接受光照积聚能量，在用电低谷的夜晚则照明供电，在一定程度上也起到了对用电的“调峰”作用。

随着太阳能光伏技术的发展和进步，太阳能电池作为一种新能源，在民用方面首先应用在照明灯具上，太阳能灯具产品具有环保节能的双重优势。太阳能LED照明产品是新一代的绿色环保照明产品，它的主要部件包括太阳能光伏电池(PV技术)和半导体照明光源(LED)。因为LED太阳能灯集成了太阳能光伏发电和LED固态照明优点的太阳能LED照明系统，实现了新一代能源和新型光源的完美结合。但是，在太阳能照明灯具的设计中，涉及光源、太阳能电池系统、蓄电池充放电控制等许多因素，其中任何一个环节出现问题都会造成产品缺陷。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型提供一种工作稳定可靠的多功能太阳能灯。

为达到上述目的，本实用新型多功能太阳能灯，包括：充电电路、连接在所述充电电路充电端的太阳能电池、连接在所述充电电路放电端的蓄电池，以及连接于所述蓄电池电压输出端的LED灯；还包括：恒压跟踪控制电路、蓄电池保护电路以及LED灯驱动电路；其中，

所述恒压跟踪控制电路，连接在所述充电电路中，实时采集蓄电池充电时太阳能电池端电压、充电电流以及蓄电池端电压，将采集到的各数据值与预设太阳能电池电压给定值或预设蓄电池过充电压给定值进行比较，并依据比较结果输出相应的控制指令至所述充电电路以稳定或降低所述充电电路中的充电电流值；

所述蓄电池保护电路，连接在所述充电电路中，实时监测充电过程中所述蓄电池的端电压，依据不同的端电压值输出相应的控制指令至所述充电电路中以控制充电电流大小；以及实时监测充电过程中所述蓄电池的温度，依据温度值输出相应的控制指令至所述充电电路中以控制充电电压大小；

所述LED灯驱动电路，连接在所述蓄电池和所述LED灯构成的电流回路中，将该回路中以所述蓄电池恒定电压驱动转换成以恒定电流驱动。

进一步地，所述充电电路为Buck变换器。

进一步地，所述恒压跟踪控制电路包括：第一比较器、第二比较器、第三比较器、第一PI调节器、第二PI调节器、脉宽调制电路、驱动电路、太阳能电池电压采集电路、蓄电池电压采集电路以及充电电流采集电路，其中，

所述太阳能电池电压采集电路，实时采集太阳能电池的端电压；

所述蓄电池电压采集电路，采集蓄电池处于过充时的端电压；

所述第一比较器，将过充时采集到的蓄电池端电压与预设蓄电池过充电压给定值进行比较得出偏差信号；

所述第一PI调节器，将接收自所述第一比较器输出的偏差信号进行PI调节；

所述第二比较器，将充电时采集到的太阳能电池的端电压和预设太阳能电池电压给定值进行比较得出偏差信号；以及将过充时经所述第一PI调节器调节后的电压与预设太阳能电池电压给定值之和与采集到的太阳能电池的端电压进行比较得出偏差信号；

所述第二PI调节器，将接收自所述第二比较器输出的偏差信号进行PI调节；

所述充电电流采集电路，实时采集所述充电电路中的电流值；

所述第三比较器，将经所述第二PI调节器调节后的电流信号同采集到的所述充电电路中的电流值进行比较并得出比较结果；

所述脉宽调制电路，依据所述第二比较器得出的比较结果输出控制脉冲信号；

所述驱动电路，接收并依据所述脉宽调制电路输出的控制脉冲信号、控制所述Buck变换器中功率器件的占空比。

进一步地，所述蓄电池保护电路包括：蓄电池温度监测电路、蓄电池端电压监测电路和控制电路；其中，

所述蓄电池温度监测电路，实时监测所述蓄电池充电过程中的温度值；

所述蓄电池端电压监测电路，实时监测所述蓄电池充电过程中的端电压；

所述控制电路，接收所述蓄电池温度监测电路监测的温度值，并依据该温度值输出相应的控制指令以控制充电电路的充电电压大小；以及接收所述蓄电池端电压监测电路监测的端电压，并依据该端电压输出相应的控制指令以控制充电电路中的充电电流大小。

进一步地，所述控制电路为单片机。

进一步地，所述LED灯驱动电路包括一恒流驱动器，以及连接在所述恒流驱动器输出端的开关控制电路；其中，

所述恒流驱动器，将接入的恒定电压输入转换为恒定电流输出；

所述开关控制电路，控制流经LED灯的恒定电流的通断。

进一步地，所述恒流驱动器为TAC5241芯片。

进一步地，所述开关控制电路由漏极连接在所述恒流驱动器输出端的场效应管和连接在所述场效应管栅极的光敏电阻构成。

进一步地，还包括一防盗报警电路。

进一步地，所述防盗报警电路包括：触发电路、单稳态触发器、导通电路和警笛报警电路；其中，

所述触发电路，实时监测外接设备输入的监测信号，并依据该监测信号输出触发信号；

所述单稳态触发器，接收所述触发电路输入的触发信号，并依据该触发信号向外输出高电平或低电平；

导通电路，接收单稳态触发器输出的电平信号，高电平导通连通与所述警笛报警电路构成的回路，低电平截止切断与所述警笛报警电路构成的回路；

所述警笛报警电路，依据所述导通电路的通断状态，输出或停止输出报警信号以控制连接于所述警笛报警电路报警信号输出端的扬声器鸣响或呜响停止。

本实用新型采用恒压跟随(CVT)方式完成太阳能电池充电、利用智能充放电保护功能实现对铅酸蓄电池的过流保护、过压保护和超温保护功能。同时，利用集成电路驱动技术，实现太阳能灯的光控自熄功能。此外，本实用新型还设有防盗报警电路，实现防盗功能。本实用新型很好的利用了太阳能技术的优势，它无需安装其他电源，就可以主动发光，还能够根据环境光线的强弱自动控制灯的开关，而且安装方便、不用布线、工作稳定可靠、免维护、环保无污染、使用寿命长，可为城市照明提供良好的技术方案。

附图说明

图1是本实用新型所述多功能太阳能灯的内部电路原理图；

图2是本实用新型所述恒压跟踪控制电路的控制流程原理图；

图3是本实用新型所述LED灯驱动电路的原理图；

图4是本实用新型所述防盗报警电路的电路图；

图5是本实用新型所述充电电路的电路图；

图6是太阳电池的工作特性曲线图；

图7是本实用新型所述TL494芯片内部电路结构图；

图8是TL494的外围电路组成

图9是蓄电池保护电路的充电电流、电压曲线图；

图10是蓄电池保护电路充电过程流程图；

图11是本实用新型所述LED灯的驱动电路示意图；

图12是本实用新型所述多功能太阳能灯防盗报警电路结构示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本实用新型做进一步的描述。

如图1所示本实用新型所述多功能太阳能灯，包括：充电电路2、连接在所述充电电路2充电端的太阳能电池1、连接在所述充电电路2放电端的蓄电池6，以及连接于所述蓄电池6电压输出端的LED灯8，还包括：恒压跟踪控制电路3、蓄电池保护电路5以及LED灯驱动电路7；其中，

所述恒压跟踪控制电路3，连接在所述充电电路2中，实时采集蓄电池6充电时太阳能电池1端电压、充电电流以及蓄电池端电压，将采集到的各数据值与预设太阳能电池电压给定值或预设蓄电池过充电压给定值进行比较，并依据比较结果输出相应的控制指令至所述充电电路以稳定或降低所述充电电路中的充电电流值；

所述蓄电池保护电路5，连接在所述充电电路2中，实时监测充电过程中所述蓄电池6的端电压，依据不同的端电压值输出相应的控制指令至所述充电电路中以控制充电电流大小；以及实时监测充电过程中所述蓄电池的温度，依据温度值输出相应的控制指令至所述充电电路中以控制充电电压大小；

所述LED灯驱动电路7，连接在所述蓄电池和所述LED灯构成的电流回路中，将该回路中以所述蓄电池恒定电压驱动转换成以恒定电流驱动。

其中，如图2所示所述恒压跟踪控制电路包括：第一比较器、第二比较器、第三比较器、第一PI调节器、第二PI调节器、脉宽调制电路、驱动电路、太阳能电池电压采集电路、蓄电池电压采集电路以及充电电流采集电路，其中，

所述太阳能电池电压采集电路，实时采集太阳能电池的端电压；

所述蓄电池电压采集电路，采集蓄电池处于过充时的端电压；

所述第一比较器，将过充时采集到的蓄电池端电压与预设蓄电池过充电压给定值进行比较得出偏差信号；

所述第一PI调节器，将接收自所述第一比较器输出的偏差信号进行PI调节；

所述第二比较器，将充电时采集到的太阳能电池的端电压和预设太阳能电池电压给定值进行比较得出偏差信号；以及将过充时经所述第一PI调节器调节后的电压与预设太阳能电池电压给定值之和与采集到的太阳能电池的端电压进行比较得出偏差信号；

所述第二PI调节器，将接收自所述第二比较器输出的偏差信号进行PI调节；

所述充电电流采集电路，实时采集所述充电电路中的电流值；

所述第三比较器，将经所述第二PI调节器调节后的电流信号同采集到的所述充电电路中的电流值进行比较并得出比较结果；

所述脉宽调制电路，依据所述第二比较器得出的比较结果输出控制脉冲信号；

所述驱动电路，接收并依据所述脉宽调制电路输出的控制脉冲信号，控制所述Buck变换器中功率器件的占空比。

所述蓄电池保护电路包括：蓄电池温度监测电路、蓄电池端电压监测电路和控制电路；其中，

所述蓄电池温度监测电路，实时监测所述蓄电池充电过程中的温度值；

所述蓄电池端电压监测电路，实时监测所述蓄电池充电过程中的端电压；

所述控制电路，接收所述蓄电池温度监测电路监测的温度值，并依据该温度值输出相应的控制指令以控制充电电路的充电电压大小；以及接收所述蓄电池端电压监测电路监测的端电压，并依据该端电压输出相应的控制指令以控制充电电路中的充电电流大小。

如图3所示，所述LED灯驱动电路包括一恒流驱动器，以及连接在所述恒流驱动器输出端的开关控制电路；其中，

所述恒流驱动器，将接入的恒定电压输入转换为恒定电流输出；

所述开关控制电路，控制流经LED灯的恒定电流的通断。

作为本实用新型进一步地实施例，如图4所示本实用新型还包括一防盗报警电路，该防盗报警电路包括：

下面结合一具体实施例对本实用新型所述的多功能太阳能灯作进一步地说明。

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蓄电池中以便在需要时再逆变成220V/50Hz交流电供给用户使用。然而，在利用太阳电池对蓄电池充电的过程中，由于太阳电池输出特性的非线性，太阳电池工作点并不是时刻处于最大功率点附近，从而造成太阳电池能量的浪费。本设计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丅基本不变，采用恒压跟踪(CVT)方式实现了对太阳电池的最大功率跟踪，有效地提高了太阳电池的工作效率，同时也改善了整个系统的工作性能。

本实施例中所述的充电电路如图5所示，从图中可以看出该充电电路的拓扑结构为Buck型变换器，利用脉冲宽度控制芯片TL494的输出脉冲来控制充电电路功率器件(IGBT)的占空比，以改变对蓄电池的充电电流，由此实现太阳电池的恒压跟踪，使太阳电池的输出功率接近最大功率。同时，通过充电电路来完成对蓄电池电压、充电电流和太阳电池电压的采集，以便控制电路实现各种跟踪和保护功能。

其中，太阳电池的工作特性如图6所示，太阳电池的工作特性为一组非线性曲线，A、B、C、D、E点为不同日照下的最大输出功率点，并且对应输出最大功率点处的电压值在不同日照下基本不变，根据这一特点，采用恒压跟踪方式，利用简单的硬件电路基本上就可以实现太阳电池的输出功率为最大；同时，当蓄电池过充时只要使太阳电池工作于开路状态就可以实现过充保护。

本实施例中所述恒压跟踪控制电路的控制原理如图2，该控制电路采用了经典控制理论中的双闭环控制方式，其中电流环为内环，电压环为外环，电压环的输出为电流环的给定；并且电压环又包含了由蓄电池电压构成的电路和太阳电池电压构成的电路，两个电路分别在电路工作的各个阶段起着相应的调节作用。

当蓄电池处于充电阶段时，蓄电池电压构成的电路不起作用，电压环仅由太阳电池电压构成的电路组成，此时，电压环的输出为电流环的给定，通过检测充电电路中蓄电池的的充电电流和给定电流相比较来改变TL494的输出脉冲宽度，使太阳电池电压紧紧跟踪给定电压，具体表现为：当太阳电池电压大于给定电压时，偏差信号经过PI调节后改变给定电流使加到TL494的电流输入端信号变大，TL494输出脉冲宽度增加，经驱动电路放大整形以驱动功率器件，使其导通占空比增加，蓄电池充电电流变大，太阳电池电压下降，电路达到稳态时，太阳电池电压等于给定电压，电流环的给定亦为稳定值，蓄电池的的充电电流等于给定电流；反之，当太阳电池电压小于给定电压时，TL494输出脉冲宽度减小，经驱动电路放大整形以驱动功率器件，使其导通占空比减小，蓄电池充电电流变小，太阳电池工作电压增加，电路达到稳态时太阳电池电压等于给定电压。

当蓄电池处于充电阶段时，两个电路均起作用，电压环由太阳电池电压构成的电路和蓄电池电压构成的电路组成，此时，蓄电池电压和给定太阳电池工作电压之和大于太阳电池实际工作电压，偏差信号经过PI调节后加到TL494的电流输入端，使TL494输出脉冲宽度减小，蓄电池充电电流变小，由图2可知，太阳电池实际工作电压渐渐增大，直到稳态时，太阳电池工作于开路状态，蓄电池充电电流为零，从而实现了过充保护。

其中，本实施例中所述的TL494芯片是美国德州仪器公司的产品，其价格便宜，容易购得，并且在其内部同时解决了电流调节器、脉宽调制和最大电流限制，芯片内还设置了一些附加监控保护功能，使得芯片具有较强的抗干扰能力和较高的可靠性，用此芯片构成的控制系统外接元器件较少，结构简单。图7为该芯片的内部结构图。

由图7知，TL494由一个振荡器、两个比较器、两个误差放大器、一个触发器、双与门和双或非门、一个+5V基准电压源、两个NPN输出晶体管等组成。脚6和脚5外接电阻Rt和Ct确定了振荡器产生锯齿波的频率fosc：fosc＝1/(RtCt)

输出调制脉冲的宽度是由电容Ct端的正向锯齿波和脚3、4输入的两个控制信号综合比较后确定的。脚13用来控制输出模式。脚4为死区时间控制端脚1、脚16和脚2、脚15分别为两个误差放大器的同相和非同相输入端，可以分别接至给定信号和反馈信号，用作电压和电流调节器，完成系统的闭环控制，或者用作过流、过压、欠压和过热等比较器，实现保护功能。脚14为基准电压端，可为上述调节器和比较器提供参考基准。图8为TL494的外围电路组成。

蓄电池保护电路

铅酸蓄电池的制造成本低、容量大、价格低廉，使用十分广泛。由于其固有的特性，若使用不当，寿命将大大缩短。影响铅酸蓄电池寿命的因素很多，采用正确的充电方式，能有效延长蓄电池的使用寿命。本实施例中，设计了一种全新的智能型铅酸蓄电池充放电保护电路。

常规充电方式：铅酸蓄电池的常规充电方式有两种：浮充(又称恒压充电)和循环充电。浮充时要严格掌握充电电压，如额定电压为12V的蓄电池，其充电电压应在13.5～13.8V之间。浮充电压过低，蓄电池会充不满，过高则会造成过量充电。电压的调定，应以初期充电电流不超过0.3C(C为蓄电池的额定容量)为原则。循环充电，其初期充电电流也不宜超过0.3C，充电的安培小时数要略大于放电安培小时数。也可先以0.1C的充电速率恒流充电数小时，当充电安培小时数达到放电安培小时数的90％时，再改用浮充电压充电，直至充满。

以上为目前常用的铅酸蓄电池充电方式，但这两种方式存在着一些不足之处。在充电过程中，电池电压逐渐增高，充电电流逐渐降低。由于恒压充电不管电池电压的实际状态，充电电压总是恒定的，充电电流刚开始比较大，然后按指数规律下降；采用快速充电可能使蓄电池过量充电，易导致电池损坏。对于循环充电而言，采用较小电流充电，充电效果较好。但对于大容量的蓄电池，充电时间就会拖得很长，时效低，造成诸多不便。

本实用新型接有蓄电池保护电路的智能充电过程为：采用单片机控制，充电过程分为快充、慢充及涓流充三个阶段，这样充电效果更佳。

如图9所示为该保护电路的充电电流、电压曲线。从图中可以看：在快充阶段(0～t1)，充电器以恒定电流1C对蓄电池充电，由单片机控制快充时间，避免过量充电；在慢充阶段(t1～t2)，单片机输出PWM控制信号，控制斩波开关通断，以恒定电压对蓄电池进行充电，此时充电电流按指数规律下降，当电池电压上升到规定值时，结束慢充，进入涓流充阶段；在涓流充阶段(t2～t3)，单片机输出的PWM控制信号，使充电器以约0.09C的充电电流对蓄电池充电，在这种状态下，可长时间对蓄电池充电，从而能最大限度地延长蓄电池寿命。

其工作原理为：图10所示，在快充阶段实时监测蓄电池的温度，并判定是否已到达时间，是，进入慢充阶段并继续监测蓄电池两端的温度；否，继续快充；同时实时监测蓄电池的端电压，并判断蓄电池的端电压是否到达预设额定电压，是，涓流充直至充电完成；否继续慢充；

进入慢充阶段，实时监测蓄电池的温度，判定温度值是否超过额定值，是，涓流充直至充电完成，否，继续慢充。

其中，蓄电池的型号不同，充电要求也不完全相同，在设定快充时间和最大充电电流等参数时，要经过反复试验，才能达到最佳充电效果，使电池寿命得到延长。

LED灯驱动电路

由于LED技术目前已经实现了关键性突破，同时性能价格比也有较大地提高。现在的LED寿命已可达到100000h以上，而且工作电压低，非常适合应用于太阳能灯上。另外，LED由低压直流供电，其光源控制成本低，可以调节明暗，并可频繁开关，而且不会对LED的性能产生不良影响。因此，从可靠性、性价比、色温和发光效率等几个方面综合考虑，设计时可选择额定电压为3.3V，工作电流为6mA的超亮LED作为光源。

如图11所示LED的驱动电路，可选择集成电路TAC5241。其中，TAC5241是一款降压、恒流、高效率的高亮度LED驱动器。输入电压范围从5.5V到36V。通过外接一个电阻设定输出电流。通过DIM引脚实现辉度控制功能。TAC5241特别适合宽输入电压范围的应用。高端电流检测达到±5％的电流精度，同时只需很少的外接元件。由于采用滞环控制方式，TAC5241对负载瞬变具有非常快的响应速度，对输入电压具有高的抑制比。电感电流纹波为20％。最高工作频率可到2MHz。工作温度范围从-40到125度。采用SOT23-6封装。该芯片可应用于建筑、工业、环境照明，汽车尾灯、雾灯、RCL、DRL，MR16及其它LED灯，指示灯、应急灯。

TAC5241的特点包括：高端电流检测、辉度控制、最大20KHz辉度控制频率、滞环控制无需补偿、高达2MHz工作频率、±5％电流精度、恒流输出、5.5V到36V输入电压、高达25W输出功率、5V，2mA片上稳压器、-40到125度工作温度范围、小的SOT 23-6封装。

图中11各元器件的选择：

1、选择电阻RSENSE设定输出电流

输出电流通过连接在VIN，CSN之间的电阻RSENSE来设定。输出电流计算公式为：

$\mathrm{ILED}=\frac{0.2}{\mathrm{RSENSE}}$

2、电感选择

电感的大小会影响工作频率。电感越小工作频率越高。工作频率的计算公式为：

$f_{\mathrm{SW}}=\frac{(\mathrm{VIN}-n\×\mathrm{VLED})\×n\×\mathrm{VLED}\×\mathrm{RSENSE}}{\mathrm{VIN}\×\mathrm{\ΔV}\×L}$

其中，n是LED的个数，VLED是一个LED的前向导通电压：

ΔV＝(VSNSHI-VSNSLO)。

3、辉度控制

DIM引脚是辉度控制输入端。DIM接低电平则DRV输出低电平，DIM接高电平则DRV按照一定的占空比正常输出开关信号。如果不需辉度控制功能则将DIM端与LDO的输出端VCC短接。

4、MOS管的选择

MOS管的耐压值应高过最大输入工作电压。选择导通电阻小的MOS管有助于提高转换效率。

5、LDO输出端

LDO的输出端VCC需接一个大于等于1uF的电容。LDO可提供最大5mA的输出电流。

6、输入滤波电容

电源输入端VIN需接47至100uF的滤波电容，电容的耐压值应高于最大输入电压。

防盗报警电路

如图12所示为多功能太阳能灯防盗报警电路。包括：触发电路10、单稳态触发器11、导通电路12和警笛报警电路13；其中，

所述触发电路10，实时监测外接设备输入的监测信号，并依据该监测信号输出触发信号；

所述单稳态触发器11，接收所述触发电路10输入的触发信号，并依据该触发信号向外输出高电平或低电平；

导通电路12，接收单稳态触发器11输出的电平信号，高电平导通连通与所述警笛报警电路13构成的回路，低电平截止切断与所述警笛报警电路13构成的回路；

所述警笛报警电路13，依据所述导通电路12的通断状态，输出或停止输出报警信号以控制连接于所述警笛报警电路13报警信号输出端的扬声器鸣响或鸣响停止。

进一步地，所述触发电路10由触摸金属片101和第一电容构成，其中，所述触摸金属片101与所述第一电容串联并接入至所述单稳态触发器11的低触发端。

所述单稳态触发器11由时基电路和外接定时元件构成；其中，所述外接定时元件包括：第一电阻、第二电阻和第二电容；其中，所述第一电阻一端与电源正极相连，另一端与所述第二电阻相连，所述第二电阻接入所述时基电路的高触发端，且所述时基电路的高触发端与放电端相连。

所述导通电路12为一基极连接在所述时基电路的输出端，集电极连接在所述电源正极，发射极接入所述警笛报警电路的三极管。

所述警笛报警电路13包括：声音模拟电路、音频功率放大电路和扬声器14；其中，

所述声音模拟电路，经所述单稳态触发器的导通电压导通后输出音频驱动信号；

所述音频功率放大电路，接收所述声音模拟电路输出的音频控制信号，并将该音频控制信号进行放大；

所述扬声器14，依据接收自所述音频功率放大电路输出的放大音频控制信号发出鸣响警报音。

其工作原理：如图12所示，该电路由触发电路10、单稳态触发器11、导通电路12和警笛报警电路13构成。其中，所述触发电路10由串联连接的触摸金属片M101和电容C3构成，且电容C3的另一端与时基电路555的低触发端连接。所述单稳态触发器由时基电路555、R1、R2和C4构成，其中，R1一端与电源正极相连，另一端与R2连接，R2的另一端接入所述时基电路555的高触发端，且所述时基电路的高触发端与放电端相连。所述导通电路12为一三极管BG，其集电极与电源的正极相连，其基极经电阻R3与时基电路555的输出端相连，其发射极经电阻R5接入四音响模拟集成电路KD-9561中。所述警笛报警电路13由声音模拟电路、音频功率放大电路和扬声器14构成，其中，本实施例中所述的声音模拟电路由四音响模拟集成电路KD-9561、电阻R4和电阻R6构成，所述音频功率放大电路为TWH8751芯片。四音响模拟集成电路KD-9561的7和8管脚间连接有一电阻R4，其输出管脚3经电阻电阻R6接入至TWH8751芯片中，该TWH8751芯片的1和4管脚间连接有所述扬声器14，该TWH8751芯片为功率开关集成电路，以放大音频功率，使报警警笛声更响

本实施例所述电路的工作原理为：当手触摸到触摸金属片M时，该触摸金属片M产生脉冲信号经电容C3后输入到时基电路555的低触发端(即2管脚)，此时，电路呈暂稳态，并由输出管脚(即3管脚)输出高电平。该高电平使三极管BG导通，从而又使后面电路的工作电源被接通。

四音响模拟集成电路KD-9561与R6、R4、TWH8751和扬声器Y组成了警笛报警电路。当KD-9561芯片的电源电路接通后，其3脚将输出警笛信号，经过TWH8751放大后推动扬声器发出“呜哇”的警笛声。经过一段时间(时间长短由外接定时元件即R1、R2和C4来决定，一般几十秒到几分钟)后，时基电路555转入稳态，其3管脚脚输出的低电平使BG管截止，其后面的电源回路被切断，停止工作，警笛声停止。此后，报警器又重新处于预报状态。

以上，仅为本实用新型的较佳实施例，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种多功能太阳能灯，包括：充电电路、连接在所述充电电路充电端的太阳能电池、连接在所述充电电路放电端的蓄电池，以及连接于所述蓄电池电压输出端的LED灯，其特征在于，还包括：恒压跟踪控制电路、蓄电池保护电路以及LED灯驱动电路；其中，

所述恒压跟踪控制电路，连接在所述充电电路中，实时采集蓄电池充电时太阳能电池端电压、充电电流以及蓄电池端电压，将采集到的各数据值与预设太阳能电池电压给定值或预设蓄电池过充电压给定值进行比较，并依据比较结果输出相应的控制指令至所述充电电路以稳定或降低所述充电电路中的充电电流值；

所述蓄电池保护电路，连接在所述充电电路中，实时监测充电过程中所述蓄电池的端电压，依据不同的端电压值输出相应的控制指令至所述充电电路中以控制充电电流大小；以及实时监测充电过程中所述蓄电池的温度，依据温度值输出相应的控制指令至所述充电电路中以控制充电电压大小；

所述LED灯驱动电路，连接在所述蓄电池和所述LED灯构成的电流回路中，将该回路中以所述蓄电池恒定电压驱动转换成以恒定电流驱动。

2.根据权利要求1所述多功能太阳能灯，其特征在于，所述充电电路为Buck变换器。

3.根据权利要求1或2所述的多功能太阳能灯，其特征在于：所述恒压跟踪控制电路包括：第一比较器、第二比较器、第三比较器、第一PI调节器、第二PI调节器、脉宽调制电路、驱动电路、太阳能电池电压采集电路、蓄电池电压采集电路以及充电电流采集电路，其中，

所述太阳能电池电压采集电路，实时采集太阳能电池的端电压；

所述蓄电池电压采集电路，采集蓄电池处于过充时的端电压；

所述第一比较器，将过充时采集到的蓄电池端电压与预设蓄电池过充电压给定值进行比较得出偏差信号； 

所述第一PI调节器，将接收自所述第一比较器输出的偏差信号进行PI调节；

所述第二比较器，将充电时采集到的太阳能电池的端电压和预设太阳能电池电压给定值进行比较得出偏差信号；以及将过充时经所述第一PI调节器调节后的电压与预设太阳能电池电压给定值之和与采集到的太阳能电池的端电压进行比较得出偏差信号；

所述第二PI调节器，将接收自所述第二比较器输出的偏差信号进行PI调节；

所述充电电流采集电路，实时采集所述充电电路中的电流值；

所述第三比较器，将经所述第二PI调节器调节后的电流信号同采集到的所述充电电路中的电流值进行比较并得出比较结果；

所述脉宽调制电路，依据所述第二比较器得出的比较结果输出控制脉冲信号；

所述驱动电路，接收并依据所述脉宽调制电路输出的控制脉冲信号，控制所述Buck变换器中功率器件的占空比。

4.根据权利要求1所述的多功能太阳能灯，其特征在于：所述蓄电池保护电路包括：蓄电池温度监测电路、蓄电池端电压监测电路和控制电路；其中，

所述蓄电池温度监测电路，实时监测所述蓄电池充电过程中的温度值；

所述蓄电池端电压监测电路，实时监测所述蓄电池充电过程中的端电压；

所述控制电路，接收所述蓄电池温度监测电路监测的温度值，并依据该温度值输出相应的控制指令以控制充电电路的充电电压大小；以及接收所述蓄电池端电压监测电路监测的端电压，并依据该端电压输出相应的控制指令以控制充电电路中的充电电流大小。

5.根据权利要求4所述的多功能太阳能灯，其特征在于：所述控制电路为单片机。

6.根据权利要求1所述的多功能太阳能灯，其特征在于：所述LED灯驱 动电路包括一恒流驱动器，以及连接在所述恒流驱动器输出端的开关控制电路；其中，

所述恒流驱动器，将接入的恒定电压输入转换为恒定电流输出；

所述开关控制电路，控制流经LED灯的恒定电流的通断。

7.根据权利要求6所述的多功能太阳能灯，其特征在于：所述恒流驱动器为TAC5241芯片。

8.根据权利要求6所述的多功能太阳能灯，其特征在于：所述开关控制电路由漏极连接在所述恒流驱动器输出端的场效应管和连接在所述场效应管栅极的光敏电阻构成。

9.根据权利要求1所述的多功能太阳能灯，其特征在于：还包括一防盗报警电路。

10.根据权利要求9所述的多功能太阳能灯，其特征在于：所述防盗报警电路包括：触发电路、单稳态触发器、导通电路和警笛报警电路；其中，

所述触发电路，实时监测外接设备输入的监测信号，并依据该监测信号输出触发信号；

所述单稳态触发器，接收所述触发电路输入的触发信号，并依据该触发信号向外输出高电平或低电平；

导通电路，接收单稳态触发器输出的电平信号，高电平导通连通与所述警笛报警电路构成的回路，低电平截止切断与所述警笛报警电路构成的回路；

所述警笛报警电路，依据所述导通电路的通断状态，输出或停止输出报警信号以控制连接于所述警笛报警电路报警信号输出端的扬声器鸣响或鸣响停止。 

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