CN202488179U - 一种太阳能充电管理电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型构造由升压电路、整流稳压电路、储能电路、比较电路、低压差稳压电路组成的一种太阳能充电管理电路，输入信号(DC-VIN)依次通过升压电路、整流稳压电路、储能电路输出到后级电路，其中储能电路输出信号到比较电路与低压差稳压电路，比较电路输出低压差稳压电路的控制信号，低压差稳压电路的信号输出到后级负载。该太阳能充电管理电路在太阳能板输出电压大于0.4V的情况下输出电子标签锂电池所需的充电电压，天气依赖性小，供电性能稳定，太阳能利用效率高。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种太阳能充电管理电路，特别是一种电子标签中锂电池的太阳能充电管理电路。
背景技术
在射频识别领域，往往需要对采用锂电池供电的电子标签中的锂电池进行充电，常用的方法是利用太阳能进行充电。太阳能板受到太阳光的照射，经过光电转换电路会输出直流电压，太阳能板的性能和太阳光的强弱决定了输出直流电压的大小。现有技术在太阳能板产生较大的电压的情况下，后续充电电路才正常工作，在光线较弱的情况下，太阳能板产生的电压较小，锂电池的充电管理电路不能正常工作，因此现有技术对天气依赖性大、供电性能不稳定、太阳能利用率低。
发明内容
本实用新型要解决技术问题在于，针对现有技术的上述天气依赖性大，充电性能不稳定、太阳能利用率低的缺陷，提供一种天气依赖性小，供电性能较稳定，太阳能利用率高的太阳能充电管理电路。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种太阳能充电管理电路，由升压电路、整流稳压电路、储能电路、比较电路、低压差稳压电路组成，输入信号DC-VIN依次通过升压电路、整流稳压电路、储能电路输出到后级电路，其中储能电路输出信号到比较电路与低压差稳压电路，比较电路输出低压差稳压电路的控制信号，低压差稳压电路的信号输出到后级负载。
升压电路由变压器U1-TR1、场效应管T1、电容C1、电容C2、电阻R1构成，电容C1的1端与变压器U1-TR1的1脚、3脚连接至输入信号DC-VIN，电容C1的2端、场效应管T1的源极及衬底连接至地，电容C2与电阻R1并联后一端与变压器U1-TR1的2脚连接，另一端与场效应管T1的栅极连接。
整流稳压电路由肖特基二极管D1、稳压二极管Z1构成，肖特基二极管D1与稳压二极管Z1串联且两者的阴极相互连接，肖特基二极管D1的阳极连接至变压器U1-TR1的4脚，稳压二极管Z1的阳极与地连接。
储能电路由电解电容C3构成，电解电容C3的正极与稳压二极管Z1的负极相连、负极连接到地。
比较电路由比较器U2-IC3、电阻R2、R3、R4、R5构成，储能电路输出电压依次经过电阻R2、R3、R4分压后连接到地，电阻R2、R3、R4上的电压总和输出到比较器U2-IC3的5脚，电阻R3、R4上的电压之和输出到比较器U2-IC3的3脚，电阻R4上的电压输出到比较器U2-IC3的1脚，电阻R5连接于比较器U2-IC3的4脚、5脚之间，比较器U2-IC3的2脚与地连接。
低压差稳压电路由低压差稳压器U3-IC2、电阻R6、电阻R7、电容C4、二极管D2组成，储能电路中电解电容C3的正极与低压差稳压电路中比较器U2-IC3的4脚的输出信号分别作为低压差稳压器U3-IC2的1脚、3脚的输入信号，低压差稳压器U3-IC2的输出信号经过电容C4到地，电阻R6、R7串联后与电容C4并联，且电阻R7上的电压作为低压差稳压器U3-IC2的4脚的输入，电容C4与二极管D2的正极连接，且电容C4上的电压经二极管D2后输出到后级负载。
实施本实用新型的太阳能充电管理电路，具有以下有益效果：本实用新型由升压电路、整流稳压电路、储能电路、比较电路、低压差稳压电路组成太阳能充电管理电路，在太阳能板输出电压大于0.4V时输出电子标签锂电池所需的充电电压，天气依赖性小，供电性能稳定，太阳能利用效率高。
附图说明
图1是本实用新型一种太阳能充电管理电路实施例结构示意图；
图2是本实用新型一种太阳能充电管理电路实施例电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。
图1示出了本实施例一种太阳能充电管理电路结构示意图。如图1所示，太阳能充电管理电路由升压电路、整流稳压电路、储能电路、比较电路、低压差稳压电路组成。输入信号DC-VIN依次通过升压电路、整流稳压电路、储能电路输出到后级电路，其中储能电路输出信号到比较电路与低压差稳压电路，比较电路输出低压差稳压电路的控制信号，低压差稳压电路的信号输出到后级负载。
如图2所示，升压电路由变压器U1-TR1、场效应管T1、电容C1、C2、电阻R1组成。电容C1的1端与变压器U1-TR1的1脚、3脚连接至输入信号DC-VIN，电容C1的2端、场效应管T1的源极及衬底连接至地，电容C2与电阻R1并联后一端与变压器U1-TR1的2端连接，另一端与场效应管T1的栅极连接。场效应管T1选用选择e-phemt工艺的场效应管，在本实施例中选用型号ATF54143的场效应管，是一种采用加强模式的伪形态高电子迁移率晶体管，它的优点是在极低的偏置电压下就开始导通，因此保证了只要太阳能板输出电压大于0.4V，电路就能正常工作。变压器U1-TR1、场效应管T1、电容C2、电阻R1组成振荡器。由于DC-VIN端提供的直流电压括很多的频谱成份，TR1的1、2引脚之间的初级线圈与电容C2组成的串联谐振选频网络，该串联谐振选频网络选出需要的频率信号。选频网络输出的信号由场效应管T1进行放大，放大后的信号作为变压器U1-TR1的3、4引脚之间的次级线圈的输入，变压器U1-TR1的3、4引脚之间的次级线圈的信号耦合到TR1的1、2引脚之间的初级线圈，相位相差180度。当放大器的增益大于1，反馈回来的信号移相180度即可产生振荡。电阻R1为场效应管T1的偏置电阻，为T1提供合适的静态工作点。电容C1为振荡器的交流信号旁路电容，为交流信号提供到地的通路，也可防止交流信号串入直流电路引起干扰。
如图2所示，整流稳压电路由肖特基二极管D1、稳压二极管Z1构成，肖特基二极管D1与稳压二极管Z1串联且肖特基二极管D1的阴极与稳压二极管Z1的阴极连接，肖特基二极管D1的阳极连接至变压器U1-TR1的4脚，稳压二极管Z1的阳极与地连接。肖特基二极管D1与稳压二极管Z1对升压电路输出的信号进行整流，同时稳压管Z1有稳压作用。当整流后的直流电压大于5V时，由于稳压管Z1的稳压作用，输出仍为5V，防止对后级电路的器件高压击穿，当整流后的电压低于5V时，稳压二级管Z1不起作用。
如图2所示，储能电路由电解电容C3构成，电解电容C3的正极与稳压二极管Z1的负极相连、负极连接到地。整流稳压后的直流电压对储能电容C3充电，电容C3输出变化缓慢的电压值对后续电路进行控制。
如图2所示，比较电路由比较器U2-IC3、电阻R2、R3、R4、R5构成，储能电路输出电压依次经过电阻R2、R3、R4分压后连接到地，三个电阻上的电压总和输出到比较器U2-IC3的5脚，电阻R3、R4上的电压之和输出到比较器U2-IC3的3脚，电阻R4上的电压输出到比较器U2-IC3的1脚，电阻R5连接于比较器U2-IC3的4脚、5脚之间，比较器U2-IC3的2脚与地连接。
在本实施例中比较器采用MIC833型比较器，比较器U3-IC3的1脚上的电压大于1.24*(R2+R3+R4)/R4时，比较器4脚输出为高电平，直到比较器U2-IC3的3脚电压低于1.24*(R4+R5+R6)时，比较器U2-IC3的4脚输出为低电平。
如图2所示，低压差稳压电路由低压差稳压器U3-IC2、电阻R6、电阻R7、电容C4、二极管D2组成，储能电路与低压差稳压电路输出信号分别作为低压差稳压器U3-IC21脚、3脚的输入信号，低压差稳压器U3-IC2的输出信号经过电容C4后到地，电阻R6、R7串联后与电容C4并联，且电阻R7上的电压作为低压差稳压器U3-IC2的4脚的输入，电容C4与二极管D2的正极连接，且电容C4上的电压经二极管D2后输出到后级负载。
在本实施例中低压差稳压器U3-IC2采用TPS78001型的低压差稳压器。比较器U2-IC3的4脚与低压差稳压器U3-IC2的3脚连接，当比较器U2-IC3的4脚为高电平时，低压差稳压器U3-IC2输出打开，输出的直流电压为4.5V，改变R6和R7的比值可调节输出的直流电压值。低压差稳压器U3-IC2输出的直流电压经肖特基二极管D2给锂电充电，由于肖特基二极管D2的管压降约0.3V，因此提供给锂电池的电压约为4.2V。
当储能电容上的电压充到5V时，比较电路输出高电平，低压差稳压器导通，同时电容C3上电压作为低压差稳压器U3-IC2的输入，在工作过程中，电容上的电压逐渐变低，当电容C3上的电压低于3.3V时，比较器输出低电平，低压差稳压器停止工作，待电容C3的电压再次充满5V时，电容C3通过低压差稳压器U3-IC2再次向锂电池放电。
综上所述，本实用新型由升压电路、整流稳压电路、储能电路、比较电路、低压差稳压电路组成太阳能充电管理电路，在太阳能板输出电压大于0.4V时输出电子标签锂电池所需的充电电压，因此天气依赖性小，供电性能稳定，太阳能利用效率高。
以上所述实施例仅表达了本发明的一种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (6)
1.一种太阳能充电管理电路，其特征在于，所述太阳能充电管理电路由升压电路、整流稳压电路、储能电路、比较电路、低压差稳压电路组成，输入信号(DC-VIN)依次通过升压电路、整流稳压电路、储能电路输出到后级电路，其中储能电路输出信号到比较电路与低压差稳压电路，比较电路输出低压差稳压电路的控制信号，低压差稳压电路的信号输出到后级负载。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能充电管理电路，其特征在于，所述升压电路由变压器(U1-TR1)、场效应管(T1)、电容(C1)、电容(C2)、电阻(R1)构成，电容(C1)的(1)端与变压器(U1-TR1)的(1)脚、(3)脚连接至输入信号(DC-VIN)，电容(C1)的(2)端、场效应管(T1)的源极及衬底连接至地，电容(C2)与电阻(R1)并联后一端与变压器(U1-TR1)的(2)脚连接，另一端与场效应管(T1)的栅极连接。
3.根据权利要求2所述的一种太阳能充电管理电路，其特征在于，所述整流稳压电路由肖特基二极管(D1)、稳压二极管(Z1)构成，肖特基二极管(D1)与稳压二极管(Z1)串联且两者的阴极相互连接，肖特基二极管(D1)的阳极连接至变压器(U1-TR1)的(4)脚，稳压二极管(Z1)的阳极与地连接。
4.根据权利要求3所述的一种太阳能充电管理电路，其特征在于，所述储能电路由电解电容(C3)构成，电解电容(C3)的正极与稳压二极管(Z1)的负极相连、负极连接到地。
5.根据权利要求4所述的一种太阳能充电管理电路，其特征在于，所述比较电路由比较器(U2-IC3)、电阻(R2)、(R3)、(R4)、(R5)构成，储能电路输出电压依次经过电阻(R2)、(R3)、(R4)分压后连接到地，电阻(R2)、(R3)、(R4)上的电压总和输出到比较器(U2-IC3)的(5)脚，电阻(R3)、(R4)上的电压之和输出到比较器(U2-IC3)的(3)脚，电阻(R4)上的电压输出到比较器(U2-IC3)的(1)脚，电阻(R5)连接于比较器(U2-IC3)的(4)脚、(5)脚之间，比较器(U2-IC3)的(2)脚与地连接。
6.根据权利要求5所述的一种太阳能充电管理电路，其特征在于，所述低压差稳压电路由低压差稳压器(U3-IC2)、电阻(R6)、电阻(R7)、电容(C4)、二极管(D2)组成，储能电路中电解电容(C3)的正极与低压差稳压电路中比较器(U2-IC3)的(4)脚的输出信号分别作为低压差稳压器(U3-IC2)(1)脚、(3)脚的输入信号，低压差稳压器(U3-IC2)的输出信号经过电容(C4)到地，电阻(R6)、(R7)串联后与电容(C4)并联，且电阻(R7)上的电压作为低压差稳压器(U3-IC2)(4)脚的输入，电容(C4)与二极管(D2)的正极连接，且电容(C4)上的电压经二极管(D2)后输出到后级负载。
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