CN203243065U

CN203243065U - 一种带短路保护的太阳能控制器驱动电路

Info

Publication number: CN203243065U
Application number: CN 201320107587
Authority: CN
Inventors: 谷朝栋
Original assignee: Shenzhen Shuo New Energy Technology Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Shuo New Energy Technology Co Ltd
Priority date: 2013-03-11
Filing date: 2013-03-11
Publication date: 2013-10-16
Anticipated expiration: 2023-03-11

Abstract

本实用新型带短路保护的太阳能控制器驱动电路，由电平转换电路、自举升压电路、MOS管驱动电路、短路保护电路组成，电平转换电路与自举升压电路连接，自举升压电路与MOS驱动电路连接，电平转换电路将太阳能控制器中MCU输出的方波信号进行转换且作为自举升压电路的输入信号，自举升压电路的任务是把太阳能板端的电压自举作为MOS管驱动电路的驱动电压，所述短路保护电路与MOS管驱动电路连接，MOS管驱动电路的驱动信号由MCU产生，低电平有效，所述短路保护电路在充电过程中太阳能板短路时切断MOS管驱动信号，产生关断MOS管信号，当短路解除后能够自动恢复充电。本实用新型电路结构简单，具有保护电子元器件，减少产品返修率，降低后期成本的投入的优点。

Description

一种带短路保护的太阳能控制器驱动电路

技术领域

本实用新型涉及太阳能控制器技术领域，具体地说是正常工作时驱动电路能够控制太阳能板给蓄电池充电，充电过程中太阳能板短路时能保护整个系统不被损坏的带短路保护的太阳能控制器驱动电路。

背景技术

目前市场上大部分太阳能充电控制器都没有考虑充电过程中太阳能板短路时蓄电池对充电MOS管和保险管等其他附属电路的损坏。传统的太阳能控制器当正在充电过程中太阳能板发生短路时，充电MOS管和蓄电池端的保险丝会被烧掉，断开蓄电池与太阳能板之间的回路。缺点是一旦充电过程中太阳能板端短路，就需要更换MOS管和保险丝，使用极为不方便。如果做成防水型的控制器，这种方式更不可取，如果发生短路，烧毁元器件，整个控制器将报废，增加工程后期的投入。

实用新型内容

本实用新型旨在克服现有技术所存在的上述缺陷，提供一种保护速度快、可靠性高的带短路保护的太阳能控制器驱动电路，即正常工作时驱动电路能够控制太阳能板给蓄电池充电，短路发生时，能够快速保护电子元器件，短路解除后能够自动恢复充电。

本实用新型通过以下技术方案来具体实现。

一种带短路保护的太阳能控制器驱动电路，其特征在于：所述带短路保护的太阳能控制器驱动电路由电平转换电路、自举升压电路、MOS管驱动电路、短路保护电路组成，电平转换电路与自举升压电路相连接，自举升压电路与MOS驱动电路相连接，电平转换电路将太阳能控制器中MCU输出的频率为50KHZ、幅度为5V的方波信号转换为频率为50KHZ、幅度为12V的方波信号，此信号作为自举升压电路的输入信号，自举升压电路的任务是把太阳能板端的电压自举升高12V，作为MOS管驱动电路的驱动电压，所述短路保护电路与MOS管驱动电路相连接，MOS管驱动电路的驱动信号由MCU产生，低电平有效，所述短路保护电路在充电过程中太阳能板短路时，该电路能够迅速动作，切断MOS管驱动信号，并且产生关断MOS管信号，当短路解除后能够自动恢复充电，所述短路保护电路由电阻R12、电阻R13、三极管Q7和二极管D6组成，二极管D6的正极与三极管Q7的基极连接，电阻R13直接串联在二极管D6的负极上，电阻R12的一端连接在三极管Q7的发射极，另一端连接在三极管Q7的基极上且同时与二极管D6的正极连接，所述MOS驱动电路由电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、三极管Q4、三极管Q5、三极管Q6和二极管D3、二极管D4、二极管D5组成，其中三极管Q4的集电极依次串联连接二极管D4、电阻R6后与三极管Q6的基极连接，二极管D4正极与三极管Q4的集电极连接，三极管Q4的发射极与自举升压电路输出连接，三极管Q5的集电极与二极管D3的正极连接，二极管D3的负极与三极管Q4的基极连接，电阻R5的一端与三极管Q4的基极连接，另一端与三极管Q4的发射极连接，三极管Q5的基极串联连接电阻R8后与短路保护电路中的三极管Q7的发射极连接，三极管Q5的发射极串联连接电阻R9后与短路保护电路中三极管Q7的集电极连接，再经过电阻R11与MOS管驱动信号PWM_PV连接，其中电阻R11的一端与三极管Q7的集电极、电阻R9连接，另一端与MOS管驱动信号PWM_PV连接，三极管Q6的基极与二极管D5的正极连接，二极管D5的负极串联连接电阻R7后与三极管Q6的发射极连接，二极管D5的正极与三极管Q6的基极连接，电阻R10的一端与三极管Q6的集电极连接，另一端与三极管Q6的基极连接。

所述电平转换电路电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4和三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3组成，三极管Q1的集电极与三极管Q3的集电极连接，三极管Q3的发射极接地，三极管Q3的集射极为信号输出端，电阻R2直接串联在三极管Q1的集电极上，三极管Q2的发射极与三极管Q3的基极连接，三极管Q2的集电极与三极管Q1的基极连接，三极管Q3的基极与信号输入端，电阻R4直接串联在三极管Q3的基极上，电阻R3直接串联在三极管Q2的发射极上，电阻R1连接在三极管Q1的发射极与基极之间，所述自举升压电路由二极管D1、二极管D2和电容C1、电容C2组成，二极管D1的负极与二极管D2的正极连接再与电容C1连接，电容C2连接在二极管D1的正极与二极管D2的负极之间，电容C1选择低ESR电容，二极管D1、二极管D2选择快恢复二极管，三极管Q4的发射极与二极管D2的负极、电容C2相连接。

本实用新型与现有技术相比具有如下优点：本实用新型电路结构简单，当充电过程太阳能板端发生短路时可以迅速动作MOS管驱动电路，切断太阳能板端与蓄电池端的充电回路，保护电子元器件。减少产品返修率，降低后期成本的投入。

附图说明

图1是本实用新型带短路保护的太阳能控制器驱动电路的原理方框图方框图；

图2是本实用新型带短路保护的太阳能控制器驱动电路的电路结构原理框图。

具体实施例

下面结合附图对本实用新型带短路保护的太阳能控制器驱动电路进行详细描述。

如图1、图2，本实用新型带短路保护的太阳能控制器驱动电路，由电平转换电路、自举升压电路、MOS管驱动电路、短路保护电路组成，电平转换电路与自举升压电路相连接，自举升压电路与MOS驱动电路相连接，电平转换电路将太阳能控制器中MCU输出的频率为50KHZ、幅度为5V的方波信号转换为频率为50KHZ、幅度为12V的方波信号，此信号作为自举升压电路的输入信号，自举升压电路的任务是把太阳能板端的电压自举升高12V，作为MOS管驱动电路的驱动电压。

短路保护电路与MOS管驱动电路相连接，MOS管驱动电路的驱动信号由MCU产生，低电平有效，其中短路保护电路在充电过程中太阳能板短路时，该电路能够迅速动作，切断MOS管驱动信号，并且产生关断MOS管信号，当短路解除后能够自动恢复充电。

短路保护电路由电阻R12、电阻R13、三极管Q7和二极管D6组成，二极管D6的正极与三极管Q7的基极连接，电阻R13直接串联在二极管D6的负极上，电阻R12的一端连接在三极管Q7的发射极，另一端连接在三极管Q7的基极上且同时与二极管D6的正极连接。在充电过程中如果太阳能板端发生短路情况，PV+端被拉低至GND，三极管Q7导通，D点电压被拉高，Q5关断，Q4关断，MOS管Q8关断，太阳能板与蓄电池的充电回路被断开；当短路解除后Q7关断，MOS的控制又由驱动信号PWM_PV决定。

MOS驱动电路由电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、三极管Q4、三极管Q5、三极管Q6和二极管D3、二极管D4、二极管D5组成，其中三极管Q4的集电极依次串联连接二极管D4、电阻R6后与三极管Q6的基极连接，二极管D4正极与三极管Q4的集电极连接，三极管Q4的发射极与自举升压电路输出连接，三极管Q5的集电极与二极管D3的正极连接，二极管D3的负极与三极管Q4的基极连接，电阻R5的一端与三极管Q4的基极连接，另一端与三极管Q4的发射极连接，三极管Q5的基极串联连接电阻R8后与短路保护电路中的三极管Q7的发射极连接，三极管Q5的发射极串联连接电阻R9后与短路保护电路中三极管Q7的集电极连接，再经过电阻R11与MOS管驱动信号PWM_PV连接，其中电阻R11的一端与三极管Q7的集电极、电阻R9连接，另一端与MOS管驱动信号PWM_PV连接，三极管Q6的基极与二极管D5的正极连接，二极管D5的负极串联连接电阻R7后与三极管Q6的发射极连接，二极管D5的正极与三极管Q6的基极连接，电阻R10的一端与三极管Q6的集电极连接，另一端与三极管Q6的基极连接。MOS驱动信号PWM_PV由MCU产生，低电平有效。当PWM_PV为低电平时，Q4、Q5导通、Q6截止，MOS管导通；当PWM_PV为高电平时，Q4、Q5截止、Q6导通，MOS管关断。D5、R7、R10、Q6为加速MOS管关断。

电平转换电路电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4和三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3组成，三极管Q1的集电极与三极管Q3的集电极连接，三极管Q3的发射极接地，三极管Q3的集射极为信号输出端，电阻R2直接串联在三极管Q1的集电极上，三极管Q2的发射极与三极管Q3的基极连接，三极管Q2的集电极与三极管Q1的基极连接，三极管Q3的基极与信号输入端，电阻R4直接串联在三极管Q3的基极上，电阻R3直接串联在三极管Q2的发射极上，电阻R1连接在三极管Q1的发射极与基极之间。由MCU输出的方波信号PN_BOOST，频率为50KHZ、幅度为5V，从A点进入电平转换电路，经转换后B点信号为频率50KHZ、幅度为12V。

自举升压电路由二极管D1、二极管D2和电容C1、电容C2组成，二极管D1的负极与二极管D2的正极连接再与电容C1连接，电容C2连接在二极管D1的正极与二极管D2的负极之间，电容C1选择低ESR电容，二极管D1、二极管D2选择快恢复二极管，三极管Q4的发射极与二极管D2的负极、电容C2相连接。当B点为低电平时，PV+经二极管给电容C1充电至V_PV+，此时D2的作用是防止PV+给C2充电；当B点为高电平时，由于电容的电荷量不能突变，于是有：Vpv₊×C＝(VDD_PV-V_Bm)×C，则VDD_PV＝Vpv₊+V_Bm，其中V_Bm为B点高电平时对应的电压。此时D1可以阻止电容C1向PV+端放电。这样经过电平转换电路和自举升压电路后C点电压为：VDD_PV＝Vpv₊+V_{CC_12V}。自举电容C1应选择低ESR电容，自举二极管应选择快恢复二极管。

下面是具体工作过程如下：

情形一、充电过程中太阳能板没有短路时：由MCU产生的频率为50KHZ、幅度为5V的方波信号经过电平转换电路和自举升压电路后得到VDD-PV电压为(Vpv₊+V_{CC_12V})。当MOS管驱动信号PWM_PV为低电平时，三极管Q5导通、Q4导通，MOS管GS之间的电压约为12V，MOS管Q8导通，太阳能板可以给蓄电池正常充电；当MOS管驱动信号PWM_PV为高电平时，三极管Q5截止、Q4截止，MOS管GS之间的电压为0V，MOS管Q8关断。在此种情形下，充电过程由PWM_PV控制。

情形二、充电过程中太阳能板短路时：当系统正在充电时太阳能板端短路，PV+电压被拉低至GND，三极管Q7导通，D电压被拉高至约5V，三极管Q5截止、Q4截止，MOS管GS之间的电压为0V，MOS管Q8关断，蓄电池两端的短路路径被切断，保护了MOS管和保险丝等其他元器件。

情形三、短路保护后短路情况被撤除：当短路情况被撤除后PV+电压上升到正常的高电压，三极管Q7截止，由于短路前PWM_PV为低电平，所以三极管Q5导通、Q4导通，MOS管GS之间的电压约为12V，MOS管Q8导通，自动恢复正常充电。

太阳能控制器是光伏系统中的一个重要桥梁，连接太阳能组件给蓄电池充放电，并对随时可能出现的异常情况进行可靠、有效的保护。本实用新型提供了一种带短路保护的太阳能控制器驱动电路，在充电过程中，一旦太阳能板发生短路，太阳能板与蓄电池环路将被迅速阻断，实施可靠保护。

Claims

1.一种带短路保护的太阳能控制器驱动电路，其特征在于：所述带短路保护的太阳能控制器驱动电路由电平转换电路、自举升压电路、MOS管驱动电路、短路保护电路组成，电平转换电路与自举升压电路相连接，自举升压电路与MOS驱动电路相连接，电平转换电路将太阳能控制器中MCU输出的频率为50KHZ、幅度为5V的方波信号转换为频率为50KHZ、幅度为12V的方波信号，此信号作为自举升压电路的输入信号，自举升压电路的任务是把太阳能板端的电压自举升高12V，作为MOS管驱动电路的驱动电压，

短路保护电路与MOS管驱动电路相连接，MOS管驱动电路的驱动信号由MCU产生，低电平有效，所述短路保护电路在充电过程中太阳能板短路时，该电路能够迅速动作，切断MOS管驱动信号，并且产生关断MOS管信号，当短路解除后能够自动恢复充电，

所述短路保护电路由电阻R12、电阻R13、三极管Q7和二极管D6组成，二极管D6的正极与三极管Q7的基极连接，电阻R13直接串联在二极管D6的负极上，电阻R12的一端连接在三极管Q7的发射极，另一端连接在三极管Q7的基极上且同时与二极管D6的正极连接，

所述MOS驱动电路由电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、三极管Q4、三极管Q5、三极管Q6和二极管D3、二极管D4、二极管D5组成，其中三极管Q4的集电极依次串联连接二极管D4、电阻R6后与三极管Q6的基极连接，二极管D4正极与三极管Q4的集电极连接，三极管Q4的发射极与自举升压电路输出连接，三极管Q5的集电极与二极管D3的正极连接，二极管D3的负极与三极管Q4的基极连接，电阻R5的一端与三极管Q4的基极连接，另一端与三极管Q4的发射极连接，三极管Q5的基极串联连接电阻R8后与短路保护电路中的三极管Q7的发射极连接，三极管Q5的发射极串联连接电阻R9后与短路保护电路中三极管Q7的集电极连接，再经过电阻R11与MOS管驱动信号PWM_PV连接，其中电阻R11的一端与三极管Q7的集电极、电阻R9连接，另一端与MOS管驱动信号PWM_PV连接，三极管Q6的基极与二极管D5的正极连接，二极管D5的负极串联连接电阻R7后与三极管Q6的发射极连接，二极管D5的正极与三极管Q6的基极连接，电阻R10的一端与三极管Q6的集电极连接，另一端与三极管Q6的基极连接。

2.根据权利要求1所述带短路保护的太阳能控制器驱动电路，其特征在于：所述电平转换电路电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4和三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3组成，三极管Q1的集电极与三极管Q3的集电极连接，三极管Q3的发射极接地，三极管Q3的集射极为信号输出端，电阻R2直接串联在三极管Q1的集电极上，三极管Q2的发射极与三极管Q3的基极连接，三极管Q2的集电极与三极管Q1的基极连接，三极管Q3的基极与信号输入端，电阻R4直接串联在三极管Q3的基极上，电阻R3直接串联在三极管Q2的发射极上，电阻R1连接在三极管Q1的发射极与基极之间，

自举升压电路由二极管D1、二极管D2和电容C1、电容C2组成，二极管D1的负极与二极管D2的正极连接再与电容C1连接，电容C2连接在二极管D1的正极与二极管D2的负极之间，电容C1选择低ESR电容，二极管D1、二极管D2选择快恢复二极管，三极管Q4的发射极与二极管D2的负极、电容C2相连接。