CN204361769U - 一种具有太阳能和市电双供电接口的电源电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种具有太阳能和市电双供电接口的电源电路，具有太阳能和市电双供电接口的电源电路，包括用于与市电连接的市电供电电路和用于与太阳能板连接的太阳能供电电路，所述市电供电电路和太阳能供电电路的输出端分别与锂电池充电电路和直流输出电路连接，锂电池充电电路的输出端通过锂电池充电接口与锂电池组的电源端连接，且锂电池组的电源端还与直流输出电路的输入端连接。本实用新型具有太阳能和市电双供电接口的电源电路是将交流电或者太阳能供电经过稳压芯片稳压后，一路电源给可充电锂电池供电，一路电源做输出，可充电锂电池做备用电源用，解决了现有用电设备采用交流电安装麻烦且成本高的问题。
Description
技术领域
本实用新型属于用电设备电力供应领域，具体涉及一种具有太阳能和市电双供电接口的电源电路。
背景技术
目前，在一些仪表控制或采集终端设备的供电系统中一般采用市电供电，交流电取材简单方便，但是随着社会的发展，用户使用大功率电器逐渐增多，造成电网的不稳定，如果电源设计不合理就会造成仪表毁坏严重。尤其是安装在一些管道中的用电设备，布线本来就很不方便，如果再采用交流电，不仅安装麻烦，还增加成本投资。
太阳能具有资源丰富、开发方便、清洁无污染的优点，光伏发电作为太阳能发明的主要应用形式，已成为一种重要的分布式放电系统。随着光伏、风电等可再生能源发电技术的发展，分布式光伏发电日渐成为满足负荷增长需求、提高能源综合利用效率、提高供电可靠性的一种有效途径，并在供电系统中得到广泛的应用。基于此，有必要提高一种市电和太阳能供电结合使用的电源供电系统。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种具有太阳能和市电双供电接口的电源电路，以解决用电设备采用交流电安装麻烦且成本高的问题。
为了实现以上目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种具有太阳能和市电双供电接口的电源电路，包括用于与市电连接的市电供电电路和用于与太阳能板连接的太阳能供电电路，所述市电供电电路和太阳能供电电路的输出端分别与锂电池充电电路和直流输出电路连接，锂电池充电电路的输出端通过锂电池充电接口与锂电池组的电源端连接，且锂电池组的电源端还与直流输出电路的输入端连接。
所述市电供电电路包括用于与市电连接的市电接口，所述市电接口包括L端、N端和接地端，该市电接口的输出端通过一个共模电感L1与AC/DC模块的交流输入端连接，AC/DC模块的直流输出端连接有TVS管D2；所述L端、N端与共模电感L1之间的电路上均设有过流保护电路，所述L端与N端之间设有过压保护电阻RV4。
所述L端与共模电感L1之间的过流保护电路包括串接的保险丝F1和限流电阻R1；所述N端与共模电感L1之间的过流保护电路包括过流保护电阻R3。
所述L端与N端之间设有用于消除差模干扰的电容C1，且L端、N端与地之间分别设有用于消除共模干扰的电容C6、C5。
所述太阳能供电电路包括用于与太阳能板连接的太阳能板接口和稳压芯片，所述太阳能板接口与稳压芯片之间设有三级防雷电路和两级过流保护电路；所述稳压芯片的输出端连接有输出电压调节电路和TVS管D8。
所述太阳能板接口包括正极端和负极端，第一级防雷保护电路包括正极端和负极端之间顺次串接的压敏电阻RV1、接地的气体放电管G1和压敏电阻RV3，第二级防雷保护电路包括正极端和负极端之间连接的压敏电阻RV2，第三极防雷保护电路包括正极端和负极端之间连接的TVS管F5以及F5两端并联的TVS管F4和TVS管F6，且F4和F6之间的节点接地；第一级过流保护电路包括正极端电路上连接的自恢复过流保护电阻RT1，第二级过流保护电路包括分别在正极端电路上和负极端电路上连接的自恢复过流保护电阻RT2、RT3。
所述稳压芯片的输入端设有防反接二极管D4。
所述锂电池充电电路包括开关管Q1和电池充电管理芯片，开关管Q1的控制极通过电阻R7与电池充电管理芯片的控制管脚CC连接，电池充电管理芯片的电流检测输入管脚SNS分别通过对应的采样电阻R2、R5和二极管D3、D5与市电供电电路和太阳能供电电路的输出端连接。
所述电池充电管理芯片的电池温度检测管脚TS通过分压电路与锂电池充电接口的温度检测端连接；电池充电管理芯片的充电状态指示管脚STAT上连接有充电指示灯D11。
所述直流输出电路包括电压输出接口，该电压输出接口的第一供电端与市电供电电路或太阳能供电电路的输出端之间设有第一输出电路，第二供电端与锂电池组电源端之间设有第二输出电路，所述第一输出电路上串接有自恢复保险丝F2、短路保护二极管D6和功率电阻R17；所述第二输出电路上串接有自恢复保险丝F3、短路保护二极管D9和功率电阻R18。
本实用新型具有太阳能和市电双供电接口的电源电路是将交流电或者太阳能供电经过稳压芯片稳压后，一路电源给可充电锂电池供电，一路电源做输出，可充电锂电池做备用电源用，解决了现有用电设备采用交流电安装麻烦且成本高的问题。
该电源电路的交流电供电电路有过流、过压保护作用；其太阳能供电通过3级防雷设计，2级防过流设计；锂电池充电电路中的电池充电管理芯片有温度检测功能，保障充电安全，提高电池寿命；直流输出电压电路采用本安设计，范围可以调节，过载、短路保护，限压、限流输出。
附图说明
图1为本实用新型的电源电路的原理框图；
图2为市电供电转直流电路图；
图3为太阳能供电转直流电路图；
图4为锂电池充电电路图；
图5为直流输出电路图。
具体实施方式
下面结合附图及具体的实施例对本实用新型进行进一步介绍。
如图1所示为本实用新型具有太阳能和市电双供电接口的电源电路的原理框图，由图可知，该电路包括用于与市电连接的市电供电电路和用于与太阳能板连接的太阳能供电电路，市电供电电路和太阳能供电电路的输出端分别与锂电池充电电路和直流输出电路连接，锂电池充电电路的输出端通过锂电池充电接口与锂电池组的电源端连接，且锂电池组的电源端还与直流输出电路的输入端连接。
如图2所示，本实施例的市电供电电路用于将市电通过AC/DC模块将交流电压转换后输出9V的直流电压，该电路包括用于与市电连接的市电接口P2，该市电接口包括L端(2脚)、N端(1脚)和接地端(3脚)，其中，接地端(1脚)与接地接口P3(EARTH)连接；P2的输出端通过一个共模电感L1与AC/DC模块U1的交流输入端连接，U1的前级是交流电输入，L1是共模电感，抑制瞬间的高频杂波；U1的直流输出端连接有TVS管D2，D2的型号为SMBJ12CA，它的作用是若U1故障输出瞬间电压超过13.3～14.7V，该TVS管瞬间击穿，此时将电压稳定在12V左右，后级电路不受高于正常电压损坏。
L端、N端与共模电感L1之间的电路上均设有过流保护电路，且L端与N端之间设有过压保护电阻RV4，RV4是压敏电阻，并联在电路中起过压保护，选用型号是20K471，它表示压敏电阻电压是470V，如果交流电输入瞬间电压高于470V，RV4将电压钳位一定范围内，从而实现对后级电路的保护。
本实施例中L端与共模电感L1之间的过流保护电路包括串接的保险丝F1和限流电阻R1，R1是串联在L线上NTC电阻，限制开机瞬间电流，市电通入瞬间，NTC阻值高，限制交流电带来的浪涌电流，随着电流流过，温度增加，NTC的阻值减小。N端与共模电感L1之间的过流保护电路包括过流保护电阻R3，R3是串联在N线上的PTC电阻，过流过热保护作用，电流超过0.24A断开，它可以自恢复。虽然F1也是保险丝起到过流保护，但是熔断后不可恢复。电路这样设计好处是F1一般不动作，电路过流靠R3工作，如果电流大于3.15A，F1工作；而电路过流不用来回更换保险丝。
另外，在L端与N端之间设有电容C1，C1是安规X电容并联接在交流L、N之间来消除差模干扰；L端、N端与地之间分别设有电容C6、C5，C5、C6是安规Y电容，分别接在L和大地、N和大地之间以消除共模干扰。U1输出端的C4、C3对直流电压起滤波作用。
如图3所示，本实施例的太阳能供电电路包括用于与太阳能板连接的太阳能板接口P5和稳压芯片U3，可以选择15～24V太阳能供电；P5与U3之间设有三级防雷电路和两级过流保护电路；稳压芯片的输出端连接有输出电压调节电路和TVS管D8，D8与图2中D2的作用相同。
太阳能板接口P5包括正极端(2脚)和负极端(1脚)，第一级防雷保护电路包括正极端和负极端之间顺次串接的压敏电阻RV1、接地的气体放电管G1和压敏电阻RV3，第二级防雷保护电路包括正极端和负极端之间连接的压敏电阻RV2，第三极防雷保护电路包括正极端和负极端之间连接的TVS管F5以及F5两端并联的TVS管F4和TVS管F6，且F4和F6之间的节点接地，TVS管F5可以起到差模保护，F4、F6起到共模保护；压敏电阻RV2并联在供电线起到差模保护，压敏电阻RV1、RV3起到共模保护，它是限压性防雷，所以和气体放电管G1开关性防雷串联使用，这样配合使用好处是防止气体放电管导通后，电源与地短路。由于太阳能在室外，不保护直接接入降压电路，雷击带来高压电路受到毁坏损失不可估计。由于TVS管响应速度最快，压敏电阻次之，气体放电管最慢，在防雷时，一级保护通过RV1、RV3和串联G1，二级保护RV2，三级保护F4、F5、F6。
在过流保护方面，第一级过流保护电路包括正极端电路上连接的自恢复过流保护电阻RT1，第二级过流保护电路包括分别在正极端电路上和负极端电路上连接的自恢复过流保护电阻RT2、RT3。
另外，在图3中，C10、C11是高压瓷片电容，消除高频噪声和干扰。稳压芯片U3的输入端设有防反接二极管D4,D4选用肖特基二极管，以实现电源接反保护。太阳能供电电压通过C8电容滤波后，再经过稳压芯片U3降压，之后由R11、R15构成的输出电压调节电路中电阻的阻值大小改变输出电压范围；D10是太阳能供电指示灯。
如图4所示，本实施例的锂电池充电电路包括开关管Q1和电池充电管理芯片U2，P1是充电电池组的接口。开关管Q1可选用PNP晶体管和P-MOSFET，主要作为向锂电池提供充电电流的通道，本实施例使用P沟道MOS管，其控制极通过电阻R7与U2的控制管脚CC连接，从而控制Q1的导通与截止，以按实时需要改变充电电流，调节充电电压和电流的大小。U2的电流检测输入管脚SNS分别通过对应的采样电阻R2、R5和二极管D3、D5与市电供电电路和太阳能供电电路的输出端连接，如果交流电供电，D3导通给后续电路供电，D5截止防止电源流过太阳能电路。如果太阳能供电，D5导通，D3截止；充电电池的充电电流情况通过采样电阻R2和R5由管脚反馈给U2充电控制芯片。
另外，U2的电池温度检测管脚TS通过由分压电阻R9和R10+R14构成的分压电路与锂电池充电接口的温度检测端(3脚)连接，实现温度的连续监测；U2的充电状态指示管脚STAT上连接有充电指示灯D11，当处于充电中时，U2输出高电平，D11点亮，充电完成后则输出低电平。
如图5所示，直流输出电路包括电压输出接口P4，该电压输出接口的第一供电端(1脚)与市电供电电路或太阳能供电电路的输出端之间设有第一输出电路，第二供电端(2脚)与锂电池组电源端之间设有第二输出电路，第一输出电路上串接有自恢复保险丝F2、短路保护二极管D6和功率电阻R17；第二输出电路上串接有自恢复保险丝F3、短路保护二极管D9和功率电阻R18。F2、F3是自恢复保险丝，对负载电流大小其保护作用，本设计选型时MSM200电流超过0.2A保险丝断开。D6、D9二极管起到短路保护，R17、R18功率电阻，随着负载增大输出电压降低，限制电压输出，对后级起到保护作用。
电压输出接口P4的第一供电端(1脚)与接地端(3脚)之间设有输出电压的滤波电容C14，其第二供电端(2脚)与接地端(3脚)之间设有输出电压的滤波电容C13。
以上实施例仅用于帮助理解本实用新型的核心思想，不能以此限制本实用新型，对于本领域的技术人员，凡是依据本实用新型的思想，对本实用新型进行修改或者等同替换，在具体实施方式及应用范围上所做的任何改动，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种具有太阳能和市电双供电接口的电源电路，其特征在于：包括用于与市电连接的市电供电电路和用于与太阳能板连接的太阳能供电电路，所述市电供电电路和太阳能供电电路的输出端分别与锂电池充电电路和直流输出电路连接，锂电池充电电路的输出端通过锂电池充电接口与锂电池组的电源端连接，且锂电池组的电源端还与直流输出电路的输入端连接。
2.根据权利要求1所述的具有太阳能和市电双供电接口的电源电路，其特征在于：所述市电供电电路包括用于与市电连接的市电接口，所述市电接口包括L端、N端和接地端，该市电接口的输出端通过一个共模电感L1与AC/DC模块的交流输入端连接，AC/DC模块的直流输出端连接有TVS管D2；所述L端、N端与共模电感L1之间的电路上均设有过流保护电路，所述L端与N端之间设有过压保护电阻RV4。
3.根据权利要求2所述的具有太阳能和市电双供电接口的电源电路，其特征在于：所述L端与共模电感L1之间的过流保护电路包括串接的保险丝F1和限流电阻R1；所述N端与共模电感L1之间的过流保护电路包括过流保护电阻R3。
4.根据权利要求2或3所述的具有太阳能和市电双供电接口的电源电路，其特征在于：所述L端与N端之间设有用于消除差模干扰的电容C1，且L端、N端与地之间分别设有用于消除共模干扰的电容C6、C5。
5.根据权利要求1所述的具有太阳能和市电双供电接口的电源电路，其特征在于：所述太阳能供电电路包括用于与太阳能板连接的太阳能板接口和稳压芯片，所述太阳能板接口与稳压芯片之间设有三级防雷电路和两级过流保护电路；所述稳压芯片的输出端连接有输出电压调节电路和TVS管D8。
6.根据权利要求5所述的具有太阳能和市电双供电接口的电源电路，其特征在于：所述太阳能板接口包括正极端和负极端，第一级防雷保护电路包括正极端和负极端之间顺次串接的压敏电阻RV1、接地的气体放电管G1和压敏电阻RV3，第二级防雷保护电路包括正极端和负极端之间连接的压敏电阻RV2，第三极防雷保护电路包括正极端和负极端之间连接的TVS管F5以及F5两端并联的TVS管F4和TVS管F6，且F4和F6之间的节点接地；第一级过流保护电路包括正极端电路上连接的自恢复过流保护电阻RT1，第二级过流保护电路包括分别在正极端电路上和负极端电路上连接的自恢复过流保护电阻RT2、RT3。
7.根据权利要求5或6所述的具有太阳能和市电双供电接口的电源电路，其特征在于：所述稳压芯片的输入端设有防反接二极管D4。
8.根据权利要求1所述的具有太阳能和市电双供电接口的电源电路，其特征在于：所述锂电池充电电路包括开关管Q1和电池充电管理芯片，开关管Q1的控制极通过电阻R7与电池充电管理芯片的控制管脚CC连接，电池充电管理芯片的电流检测输入管脚SNS分别通过对应的采样电阻R2、R5和二极管D3、D5与市电供电电路和太阳能供电电路的输出端连接。
9.根据权利要求8所述的具有太阳能和市电双供电接口的电源电路，其特征在于：所述电池充电管理芯片的电池温度检测管脚TS通过分压电路与锂电池充电接口的温度检测端连接；电池充电管理芯片的充电状态指示管脚STAT上连接有充电指示灯D11。
10.根据权利要求1所述的具有太阳能和市电双供电接口的电源电路，其特征在于：所述直流输出电路包括电压输出接口，该电压输出接口的第一供电端与市电供电电路或太阳能供电电路的输出端之间设有第一输出电路，第二供电端与锂电池组电源端之间设有第二输出电路，所述第一输出电路上串接有自恢复保险丝F2、短路保护二极管D6和功率电阻R17；所述第二输出电路上串接有自恢复保险丝F3、短路保护二极管D9和功率电阻R18。
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Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| CN106787037A (zh) * | 2016-11-15 | 2017-05-31 | 宁波华坤新材料科技有限公司 | 一种基于太阳能的双电源管理装置 |
| CN107681765A (zh) * | 2017-11-10 | 2018-02-09 | 常州欧迈斯新能源科技有限公司 | 太阳能直流储能电源装置及其控制方法 |
| CN110233616A (zh) * | 2018-03-06 | 2019-09-13 | 中国航空工业集团公司西安航空计算技术研究所 | 一种机载115v交流状态采集接口 |
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