CN203787978U - 太阳能充电电路及太阳能移动电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种太阳能充电电路及太阳能移动电源，该太阳能充电电路包括太阳能电板与锂电池，还包括用于控制所述太阳能电板向所述锂电池充电的充电管理模块，所述充电管理模块连接在所述太阳能电板与所述锂电池之间。本实用新型通过充电管理模块对太阳能电板向锂电池充电的过程进行管理和控制，具体地，充电管理模块内部可采用SPV1040型充电管理芯片，SPV1040型充电管理芯片根据当前太阳能电板的最大功率点控制其内部MOS管的占空比，从而使太阳能电板输出至锂电池的功率等于当前太阳能电板的最大功率点，由此，极大地提高了太阳能电板的光电利用率，优化了太阳能电板的输出，同时，延长了锂电池的使用寿命。

Description

太阳能充电电路及太阳能移动电源

技术领域

本实用新型涉及太阳能技术领域，尤其涉及一种太阳能充电电路及太阳能移动电源。

背景技术

目前，由于太阳能移动电源具有清洁，节能、环保等优点，成为国家大力推广使用的绿色环保能源，已得到越来越广泛的应用。

传统的太阳能移动电源中充电时，一般直接将太阳能电板与锂电池连接，将太阳能电板的输出电压箝位于锂电池能承受的电压，这样，虽然电路简单，但却无法让太阳能电板工作在最大功率点，致使光电利率较低，强光下充电流只有50～60mA左右，弱光下基本无充电电流，实际应用效果很差。同时，由于没有对太阳能电板向锂电池的充电过程进行控制，充电过程中可能会损坏锂电池，导致锂电池的寿命大大降低。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种光电利用率高且安全可靠的太阳能充电电路及太阳能移动电源。

为了达到上述目的，本实用新型提出一种太阳能充电电路，包括太阳能电板与锂电池，还包括用于控制所述太阳能电板向所述锂电池充电的充电管理模块，所述充电管理模块连接在所述太阳能电板与所述锂电池之间。

优选地，所述充电管理模块包括充电管理芯片、储能单元、输入电源检测单元、输出电流检测单元、输出电压检测单元，其中，

所述充电管理芯片的电源输入脚经所述储能单元与所述太阳能电板连接，所述充电管理芯片的控制脚、第一检测脚经所述输入电源检测单元与所述太阳能电板连接，所述充电管理芯片通过控制脚控制所述太阳能电板输出至所述锂电池的功率达到当前太阳能电板的最大功率点，所述充电管理芯片的接地脚接地，所述充电管理芯片的电源输出脚、第二检测脚、第三检测脚经所述输出电流检测单元与所述锂电池连接，所述充电管理芯片的第四检测脚经所述输出电压检测单元与所述锂电池连接。

优选地，所述充电管理芯片为SPV1040型充电管理芯片。

优选地，所述储能单元为电感，所述电感的一端与所述太阳能电板连接，所述电感的另一端与所述充电管理芯片的电源输入脚连接。

优选地，所述输入电源检测单元包括第一电阻、第二电阻及第一电容，所述第一电阻的一端与所述太阳能电板连接，所述第一电阻的另一端经所述第二电阻与所述充电管理芯片的第一检测脚连接，所述充电管理芯片的控制脚连接在所述第一电阻与所述第二电阻之间，所述充电管理芯片的控制脚还经所述第一电容接地。

优选地，所述输出电流检测单元包括第三电阻、第四电阻、第五电阻，所述充电管理芯片的第二检测脚经所述第三电阻、所述第四电阻与所述锂电池连接，所述充电管理芯片的第三检测脚经所述第五电阻与所述锂电池连接。

优选地，所述输出电流检测单元还包括第二电容，所述充电管理芯片的第二检测脚经所述第二电容与所述充电管理芯片的第三检测脚连接。

优选地，所述输出电压检测单元包括第六电阻及第七电阻，所述充电管理芯片的第四检测脚经所述第六电阻与所述锂电池连接，所述充电管理芯片的第四检测脚经所述第七电阻接地。

优选地，还包括第三滤波电容、第四滤波电容、第五滤波电容、第六滤波电容、第七滤波电容、第八滤波电容及稳压管，所述太阳能电板经所述第三滤波电容接地，所述太阳能电板还经所述第四滤波电容接地，所述充电管理芯片的电源输出脚经所述第五滤波电容接地，所述稳压管的阴极与所述充电管理芯片的电源输出脚连接，所述稳压管的阳极接地，所述充电管理芯片的第四检测脚经所述第六滤波电容接地，所述第七滤波电容的一端与所述锂电池连接，所述第七滤波电容的另一端接地，所述第八滤波电容为极性电容，所述第八滤波电容的正极与所述锂电池连接，所述第八滤波电容的负极接地。

本实用新型还提出一种太阳能移动电源，包括如上所述的太阳能充电电路。

本实用新型提出的一种太阳能充电电路及太阳能移动电源，通过充电管理模块对太阳能电板向锂电池充电的过程进行管理和控制，具体地，充电管理模块内部可采用SPV1040型充电管理芯片，SPV1040型充电管理芯片根据当前太阳能电板的最大功率点控制其内部MOS管的占空比，从而使太阳能电板输出至锂电池的功率等于当前太阳能电板的最大功率点，由此，极大地提高了太阳能电板的光电利用率，优化了太阳能电板的输出，同时，延长了锂电池的使用寿命。

附图说明

图1是本实用新型较佳实施例太阳能充电电路的结构框图；

图2是本实用新型较佳实施例太阳能充电电路的电路图。

为了使本实用新型的技术方案更加清楚、明了，下面将结合附图作进一步详述。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

参照图1，图1是本实用新型较佳实施例太阳能充电电路的结构框图。

所述太阳能充电电路，包括太阳能电板1与锂电池2，还包括用于控制太阳能电板1向锂电池2充电的充电管理模块3，太阳能电板1经充电管理模块3与锂电池2连接。

具体地，参照图2，图2是本实用新型较佳实施例太阳能充电电路的电路图。

其中，充电管理模块3包括充电管理芯片31、储能单元32、输入电源检测单元33、输出电流检测单元34、输出电压检测单元35，其中，所述充电管理芯片31优选为SPV1040型充电管理芯片。

充电管理芯片31的电源输入脚e经储能单元32与太阳能电板1连接，充电管理芯片31的控制脚f、第一检测脚a经输入电源检测单元33与太阳能电板1连接，充电管理芯片31的接地脚g接地，充电管理芯片31的电源输出脚h经输出电流检测单元34与锂电池2连接，充电管理芯片31的第二检测脚b、第三检测脚c经输出电流检测单元34与锂电池2连接，充电管理芯片31的第四检测脚d经输出电压检测单元35与锂电池2连接。

储能单元32为电感L，电感L的一端与太阳能电板1连接，电感L的另一端与充电管理芯片31的电源输入脚e连接。

所述输入电源检测单元33包括第一电阻R1、第二电阻R2及第一电容C1，第一电阻R1的一端与太阳能电板1连接，第一电阻R1的另一端经第二电阻R2与充电管理芯片31的第一检测脚a连接，充电管理芯片31的控制脚f连接在第一电阻R1与第二电阻R2之间，充电管理芯片31的控制脚f还经第一电容C1接地。

输出电流检测单元34包括第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5，充电管理芯片31的第二检测脚b经第三电阻R3、第四电阻R4与锂电池2连接，充电管理芯片31的第三检测脚c经第五电阻R5与锂电池2连接。

输出电流检测单元34还包括第二电容C2，充电管理芯片31的第二检测脚b经第二电容C2与充电管理芯片31的第三检测脚c连接。

输出电压检测单元35包括第六电阻R6及第七电阻R7，充电管理芯片31的第四检测脚d经第六电阻R6与锂电池2连接，充电管理芯片31的第四检测脚d还经第七电阻R7接地。

进一步地，该电路还包括第三滤波电容C3、第四滤波电容C4、第五滤波电容C5、第六滤波电容C6、第七滤波电容C7、第八滤波电容C8及稳压管ZD，太阳能电板1经第三滤波电容C3接地，太阳能电板1还经第四滤波电容C4接地，充电管理芯片31的电源输出脚h经第五滤波电容C5接地，稳压管ZD的阴极与充电管理芯片31的电源输出脚h连接，稳压管ZD的阳极接地，充电管理芯片31的第四检测脚d经第六滤波电容C6接地，第七滤波电容C7的一端与锂电池2连接，第七滤波电容C7的另一端接地，第八滤波电容C8为极性电容，第八滤波电容C8的正极与锂电池2连接，第八滤波电容C8的负极接地。第三滤波电容C3、第四滤波电容C4、第五滤波电容C5、第六滤波电容C6、第七滤波电容C7、第八滤波电容C8用于滤除电路中的交流杂波，使电路更加稳定，避免受到干扰。

本实用新型较佳实施例太阳能充电电路的工作原理具体描述如下：

太阳能电板1经光电转换后输出的电压、电流为非线性的，在日照条件不变的情况下，太阳能电板1经光电转换后的输出存在一个最大功率点，即在该点输出电压和输出电流下，能够将太阳能电板1吸收的太阳能最大程度地转化为充电电能，而由于在实际应用过程中，太阳能电板1受光照强度、光线入射角度、环境温度等多种因素的影响，最大功率点也会随之产生相应的变化，而对应最大功率点的输出电压、输出电流和内阻也在不停变化。因此，只有使太阳能电板1输出至负载的输出电压、输出电流随着最大功率点改变做出相应的改变才能使太阳能电板1的光电利用率最高，也即使太阳能电板1工作在其最大功率点。本实施例中，负载即为锂电池2。

本实施例中，充电管理芯片31以SPV1040型充电管理芯片为例进行说明，SPV1040型充电管理芯片也即SPV1040芯片内部包括一MOS管，该MOS管的栅极由SPV1040芯片的控制脚f控制，MOS管的漏极与充电管理芯片31的电源输入脚e及电源输出脚h连接，MOS管的源极接地，由此，SPV1040芯片可通过其控制脚f来控制MOS管的导通与截止。

SPV1040芯片的第一检测脚a通过检测太阳能电板1输出的电压大小来控制SPV1040芯片的工作状态，当太阳能电板1输出的电压在0.3V到5.7V范围内时，则SPV1040芯片处于其正常工作状态，这样，能保证SPV1040芯片在强光及弱光环境下，均能对太阳能电板1的输出进行优化管理。

SPV1040芯片控制内部的MOS管导通，则太阳能电板1经光电转换输出的电压U1经滤波电容C3、C4滤除掉高频及低频交流杂波后，对电感L进行充电，将电能储存在电感L中。

SPV1040芯片的控制脚f通过检测U1经电阻R1与电阻R2的分压大小，获知太阳能电板1经光电转换输出的电压U1大小，并根据SPV1040芯片内置的MPPT功能（最大功率点跟踪算法）来计算当前太阳能电板1的最大功率点，再根据计算出的最大功率点来控制SPV1040芯片内部的MOS管的导通与截止时间，也即控制MOS管的占空比，从而控制输出至锂电池2的输出功率与当前太阳能电板1的最大功率点相等，使太阳能电板1的光电利用率达到最高。其中，SPV1040芯片内部的MOS管导通时，U1对电感L充电完成后，为锂电池供电，SPV1040芯片内部的MOS管截止时，U1与电感L中储存的电能一起为锂电池供电，因此，通过控制SPV1040芯片内部的MOS管的导通与截止时间即可控制输出至锂电池2的输出功率大小。

SPV1040芯片的第二检测脚b及第三检测脚c用于检测输出电流的变化，当输出电流恒定时，则第二检测脚b及第三检测脚c检测的电压差也为确定值；当输出电流变化时，则由于电阻R4值固定，第二检测脚b及第三检测脚c检测的电压差也会发生相应的变化；则SPV1040芯片可根据第二检测脚b及第三检测脚c检测的电压差的变化检测输出电流的变化，并根据输出电流的变化来相应的调节控制MOS管的占空比，在满足最大功率点的工作条件下，保证输出电流的恒定，以避免输出电流的跳跃对锂电池2造成损害。

SPV1040芯片的第四检测脚d通过检测输出电压经电阻R6、电阻R7的分压大小来检测输出电压的变化，并根据输出电压的变化来相应的调节控制MOS管的占空比，在满足最大功率点的工作条件下，保证输出电压的恒定，从而对锂电池2进行保护，延长其使用寿命。

其中，当SPV1040芯片的电源输出脚h输出的电压过大时，则SPV1040芯片的电源输出脚h输出的电压经稳压管ZD后直接与大地形成回路，避免了锂电池2被过大电压损坏的危险，进一步地对锂电池2进行保护。

本实施例通过上述方案，极大地提高了太阳能电板的光电利用率，优化了太阳能电板的输出，同时，延长了锂电池的使用寿命。

本实用新型还提出一种太阳能移动电源，该太阳能移动电源包括上述太阳能充电电路，其工作原理如上所述，在此不再赘述。由于采用了上述太阳能充电电路，通过SPV1040型充电管理芯片对太阳能电板向锂电池充电的过程进行管理和控制，根据当前太阳能电板的最大功率点控制SPV1040型充电管理芯片内部MOS管的占空比，从而使太阳能电板输出至锂电池的功率等于当前太阳能电板的最大功率点，由此，极大地提高了太阳能电板的光电利用率，优化了太阳能电板的输出，缩短了锂电池的充电时间，增强了太阳能移动电源的实用性；同时，延长了锂电池的使用寿命，充电过程更加安全。

上述太阳能充电电路及太阳能移动电源，通过充电管理模块对太阳能电板向锂电池充电的过程进行管理和控制，具体地，充电管理模块内部可采用SPV1040型充电管理芯片，SPV1040型充电管理芯片根据当前太阳能电板的最大功率点控制其内部MOS管的占空比，从而使太阳能电板输出至锂电池的功率等于当前太阳能电板的最大功率点，由此，极大地提高了太阳能电板的光电利用率，优化了太阳能电板的输出，同时，延长了锂电池的使用寿命。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种太阳能充电电路，包括太阳能电板与锂电池，其特征在于，还包括用于控制所述太阳能电板向所述锂电池充电的充电管理模块，所述充电管理模块连接在所述太阳能电板与所述锂电池之间； 

所述充电管理模块包括充电管理芯片、储能单元、输入电源检测单元、输出电流检测单元、输出电压检测单元，其中， 

所述充电管理芯片的电源输入脚经所述储能单元与所述太阳能电板连接，所述充电管理芯片的控制脚、第一检测脚经所述输入电源检测单元与所述太阳能电板连接，所述充电管理芯片通过控制脚控制所述太阳能电板输出至所述锂电池的功率达到当前太阳能电板的最大功率点，所述充电管理芯片的接地脚接地，所述充电管理芯片的电源输出脚、第二检测脚、第三检测脚经所述输出电流检测单元与所述锂电池连接，所述充电管理芯片的第四检测脚经所述输出电压检测单元与所述锂电池连接。 

2.根据权利要求1所述的太阳能充电电路，其特征在于，所述充电管理芯片为SPV1040型充电管理芯片。 

3.根据权利要求2所述的太阳能充电电路，其特征在于，所述储能单元为电感，所述电感的一端与所述太阳能电板连接，所述电感的另一端与所述充电管理芯片的电源输入脚连接。 

4.根据权利要求2所述的太阳能充电电路，其特征在于，所述输入电源检测单元包括第一电阻、第二电阻及第一电容，所述第一电阻的一端与所述太阳能电板连接，所述第一电阻的另一端经所述第二电阻与所述充电管理芯片的第一检测脚连接，所述充电管理芯片的控制脚连接在所述第一电阻与所述第二电阻之间，所述充电管理芯片的控制脚还经所述第一电容接地。 

5.根据权利要求2、3或4所述的太阳能充电电路，其特征在于，所述输出电流检测单元包括第三电阻、第四电阻、第五电阻，所述充电管理芯片 的第二检测脚经所述第三电阻、所述第四电阻与所述锂电池连接，所述充电管理芯片的第三检测脚经所述第五电阻与所述锂电池连接。 

6.根据权利要求5所述的太阳能充电电路，其特征在于，所述输出电流检测单元还包括第二电容，所述充电管理芯片的第二检测脚经所述第二电容与所述充电管理芯片的第三检测脚连接。 

7.根据权利要求2、3或4所述的太阳能充电电路，其特征在于，所述输出电压检测单元包括第六电阻及第七电阻，所述充电管理芯片的第四检测脚经所述第六电阻与所述锂电池连接，所述充电管理芯片的第四检测脚经所述第七电阻接地。 

8.根据权利要求2、3或4所述的太阳能充电电路，其特征在于，还包括第三滤波电容、第四滤波电容、第五滤波电容、第六滤波电容、第七滤波电容、第八滤波电容及稳压管，所述太阳能电板经所述第三滤波电容接地，所述太阳能电板还经所述第四滤波电容接地，所述充电管理芯片的电源输出脚经所述第五滤波电容接地，所述稳压管的阴极与所述充电管理芯片的电源输出脚连接，所述稳压管的阳极接地，所述充电管理芯片的第四检测脚经所述第六滤波电容接地，所述第七滤波电容的一端与所述锂电池连接，所述第七滤波电容的另一端接地，所述第八滤波电容为极性电容，所述第八滤波电容的正极与所述锂电池连接，所述第八滤波电容的负极接地。 

9.一种太阳能移动电源，其特征在于，包括权利要求1-8中任一项所述的太阳能充电电路。