CN204732924U - 一种太阳能控制器及太阳能充电系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种太阳能控制器及太阳能充电系统，其中，该控制器包括：MCU处理器和功率开关电路，该MCU处理器包括采集太阳能电池板输出电压和电流的输入采集端口、采集功率开关电路输出电压的输出采集端口、比较太阳能电池板输出电压和功率开关电路输出电压大小关系的比较器、充电控制信号生成单元以及充电控制信号输出端口，功率开关电路与充电控制信号输出端口电连接，根据充电控制信号调整输入至充电电池的电压和或电流。本实用新型实施例通过MCU处理器控制功率开关电路的时序状态，以控制功率开关电路的输出电压的大小，从而提高太阳能控制器的充电效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及新能源开发技术领域，具体而言，涉及一种太阳能控制器及太阳能充电系统。
背景技术
随着新能源开发技术的快速发展，行业内开始利用太阳能充电，太阳能具有无污染、无噪音及维护简单的优点，太阳能作为取之不尽，用之不竭的可再生能源，不仅具有充分的清洁性和绝对的安全性，资源的充足性和潜在的经济性均让其在长期的能源战略中具有重要地位，因此，利用太阳能作为动力能源越来越流行。
由于太阳能电池板属于光伏设备(主要部分为半导体材料)，它经过光线照射后发生光电效应产生电流。由于材料和光线所具有的属性和局限性，其生成的电流也是具有波动性的曲线，如果将所生成的电流直接充入充电电池内或直接给负载供电，则容易造成充电电池和负载的损坏，严重减小了他们的寿命，因此需先经太阳能控制器对上述电流进行调节，太阳能控制器全称为太阳能充放电控制器，主要用于太阳能发电系统中，控制多路太阳能电池方阵对充电电池充电的控制设备，太阳能控制器分别与太阳能电池板和充电电池相连。其中，太阳能电池板将接收的太阳能转换为电能，通过太阳能控制器可以将该电能传输至负载，以为负载供电，同时，在太阳能控制器的控制下将电能存储在充电电池中，充电电池向外输出电流，供用户使用。
相关技术中的太阳能控制器是：充电参数都是在出厂之前就设定好的，不能随着太阳能电池板的转换电能的大小而控制输出给充电电池的电压大小，无法实现太阳能控制器的输出电压与充电电池所需电压间的有效匹配，从而导致目前的充电效率较低，存在能源利用率低的问题。
在实现本实用新型的过程中，实用新型人发现现有技术中的太阳能控制器存在充电电流小、充电速度慢，电压范围窄，充电效率低的问题，无法实现自动控制输出电压的功能。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型实施例的目的在于提供一种太阳能控制器及太阳能充电系统，以解决上述技术问题。
本实用新型实施例提供了一种太阳能控制器，包括：MCU处理器和与该MCU处理器连接的功率开关电路，
上述MCU处理器包括采集太阳能电池板的输出电压和电流的输入采集端口、采集所述功率开关电路的输出电压的输出采集端口、比较所述太阳能电池板的输出电压和所述功率开关电路的输出电压大小关系的比较器、充电控制信号生成单元以及充电控制信号输出端口；
其中，所述输入采集端口与输出采集端口均与所述比较器电连接，所述比较器与所述充电控制信号生成单元电连接，所述充电控制信号生成单元与所述充电控制信号输出端口电连接；
上述功率开关电路与所述充电控制信号输出端口电连接，根据所述充电控制信号调整输入至充电电池的电压和或电流。
优选的，上述功率开关电路包括：时序控制电路及与所述时序控制电路电连接的储能元件；
所述时序控制电路根据所述充电控制信号形成相应的时序状态，以向所述储能元件传输电能；
所述储能元件的输出电压与所述输入至充电电池的电压成正比。
优选的，上述时序控制电路包括：四个绝缘栅型场效应管，所述储能元件包括：一个电感和一个检测电感电流的采样电阻，
第一绝缘栅型场效应管和第二绝缘栅型场效应管的栅极分别与所述MCU处理器的TG1端口和BG1端口相连，第三绝缘栅型场效应管和第四绝缘栅型场效应管的栅极分别与所述MCU处理器的TG2端口和BG2端口相连，
第一绝缘栅型场效应管的源极和第二绝缘栅型场效应管的漏极均与所述电感的一端相连，并与所述MCU处理器的SW1端口相连，第三绝缘栅型场效应管的源极和第四绝缘栅型场效应管的漏极均与所述电感的另一端相连，并与所述MCU处理器的SW2端口相连，
第一绝缘栅型场效应管的漏极与所述太阳能电池板的正极输出端相连，
第三绝缘栅型场效应管的漏极与所述充电电池的正极输入端相连，
第二绝缘栅型场效应管和第四绝缘栅型场效应管的源极均与所述检测电感电流的采样电阻的一端相连，并与所述MCU处理器的CSP端口相连，
所述检测电感电流的采样电阻的另一端接地，并与所述MCU处理器的CSN端口相连。
优选的，上述太阳能控制器还包括：NTC温度传感器，
所述NTC温度传感器的其一端连接所述MCU处理器的TEMPSENSE端口和AVDD端口，另一端与所述MCU处理器的接地端口相连，所述NTC温度传感器采集充电电池外部的温度，以向所述MCU处理器发送温度补偿信号；
所述MCU处理器根据所述温度补偿信号调整所述预定对比电压。
优选的，上述NTC温度传感器包括：NTC热敏电阻和电位器，所述NTC热敏电阻分别与所述MCU处理器的TEMPSENSE端口和接地端口相连，所述电位器分别与所述MCU处理器的TEMPSENSE端口和AVDD端口相连。
优选的，上述NTC热敏电阻的阻值为10kΩ，热敏系数为β＝3380，所述电位器包括阻值为11.5kΩ的电阻。
优选的，上述太阳能控制器还包括：第一发光二极管、第二发光二极管和数码显示管，
所述第一发光二极管的输入端与所述MCU处理器的STATUS端口连接，输出端与所述太阳能电池板的负极和所述充电电池的负极相连，用于显示充电状态；
所述第二发光二极管的输入端与所述MCU处理器的FAULT端口连接，输出端与所述太阳能电池板的负极和所述充电电池的负极相连，用于显示错误信息；
与所述MCU处理器连接的所述数码显示管，用于显示所述充电电池的电压和电流。
优选的，上述太阳能控制器还包括：报警单元，
该报警单元与所述MCU处理器连接，用于当所述第二发光二极管闪烁时，发出报警警报。
优选的，上述MCU处理器通过无线通信模块与移动终端无线连接，所述MCU处理器通过所述无线通信模块向所述移动终端发送充电电压和充电电流，以及所述移动终端通过所述无线通信模块向所述MCU处理器发送通电或断电信号，以触发所述MCU处理器控制所述充电电池的通电或断电。
本实用新型实施例还提供了一种太阳能充电系统，包括太阳能电池板、上述太阳能控制器和充电电池，
该太阳能控制器分别与所述太阳能电池板和所述充电电池连接，所述充电电池，用于为负载供电。
本实用新型实施例提供的一种太阳能控制器及太阳能充电系统，其中，该控制器包括：MCU处理器和和功率开关电路，该MCU处理器包括采集太阳能电池板的输出电压和电流的输入采集端口、采集功率开关电路的输出电压的输出采集端口、比较太阳能电池板的输出电压和功率开关电路的输出电压大小关系的比较器、充电控制信号生成单元以及充电控制信号输出端口，功率开关电路与充电控制信号信号输出端口电连接，根据充电控制信号调整输入至充电电池的电压和或电流。本实用新型实施例通过MCU处理器控制功率开关电路的时序状态，以控制功率开关电路的输出电压的大小，从而提高太阳能控制器的充电效率。
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对 范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1示出了本实用新型实施例所提供的一种太阳能控制器的结构示意图；
图2示出了本实用新型实施例所提供的第二种太阳能控制器的结构示意图；
图3A-3D示出了本实用新型实施例所提供的太阳能控制器的功率开关电路的四种时序图；
图4示出了本实用新型实施例所提供的充电电池的充电曲线示意图；
图5示出了本实用新型实施例所提供的NTC温度传感器的结构示意图；
图6示出了本实用新型实施例所提供的一种太阳能控制器的优选实施例的结构示意图；
图7示出了本实用新型实施例所提供的一种太阳能充电系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员 在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
考虑到相关技术中的太阳能控制器的存在充电效率低，无法实现自动控制输出电压的目的，基于此，本实用新型实施例提供了一种太阳能控制器及太阳能充电系统，下面通过实施例进行描述。
本实用新型实施例提供的太阳能控制器，如图1所示，包括：
MCU处理器101和与所述MCU处理器101连接的功率开关电路102，
上述MCU处理器101包括采集太阳能电池板11输出电压和电流的输入采集端口1014、采集所述功率开关电路102输出电压的输出采集端口1015、比较所述太阳能电池板11的输出电压和所述功率开关电路102的输出电压大小关系的比较器1011、充电控制信号生成单元1012以及充电控制信号输出端口1013；
其中，所述输入采集端口1014与输出采集端口1015均与所述比较器1011电连接，所述比较器1011与所述充电控制信号生成单元1012电连接，所述充电控制信号生成单元1012与所述充电控制信号输出端口1013电连接；
所述功率开关电路102与所述充电控制信号输出端口1013电连接，根据所述充电控制信号调整输入至充电电池的电压和或电流。
其中，本实用新型提供的实施例中的MCU处理器101的输入采集端口1014与太阳能电池板11的输出端连接，MCU处理器101的输出采集端口1015与功率开关电路102的输出端连接，该MCU处理器101通过输入采集端口1014和输出采集端口1015采集各种电信号，比较器1011对采集到的电信号进行比较，通过充电信号生成单元1012按照在上述MCU处理器101中预置的程序或算法生成 相应的控制信号，并通过充电控制信号输出端口1013将相应的充电控制信号输入至功率开关电路102，如通过上述MCU处理器101的输入采集端口1014采集太阳能电池板11的输出电压和输出采集端口1015采集上述功率开关电路102的输出电压，比较器1011对采集到的太阳能电池板11的输出电压和功率开关电路102的输出电压的大小进行比较，通过充电信号生成单元1012按照在上述MCU处理器101中预置的程序或算法生成相应的控制信号，并通过充电控制信号输出端口1013将相应的充电控制信号输入至功率开关电路102，以控制功率开关电路102的时序状态，控制该功率开关电路102输出恒定电压至充电电池22，进而提高太阳能控制器的充电效率。
进一步的，由于太阳能电池板11转化的电能受外界环境光照强度的影响，在预定时间内，太阳能电池板11输出的电能会有一定的变化，因此，上述MCU处理器101，用于根据采集到的所述太阳能电池板11的输出电压和电流，确定最大输入功率所对应的电压，根据所述最大输入功率所对应的电压和所述功率开关电路102的输出电压的大小关系，生成相应的充电控制信号；
若大于，则生成减小输入至所述充电电池22的充电控制信号；
若小于，则生成增大输入至所述充电电池22的充电控制信号；
若等于，则生成先减小后增大输入至所述充电电池22的充电控制信号或生成先增大后减小输入至所述充电电池22的充电控制信号；
所述功率开关电路102，用于根据所述充电控制信号调整输入至充电电池22的电压。
具体的，通过上述MCU处理器101采集太阳能电池板11的输出电压和输出电流，根据采集到的输出电压和输出电流并结合在上述MCU处理器101中预置的程序或算法(MPPT算法)，扰动电阻和功率开关电路102串连在一起，在输出电压基本稳定的条件下，通过改变功率开关电路102的占空比，来改变通过扰动电阻的平均电流，因此产生了电流的扰动。同时，太阳能电池板11的输出电流电压亦将随之变化，通过测量扰动前后太阳能电池板11的输出功率和电压的变化，以决定下一周期的扰动方向，当扰动方向正确时太阳能电池板11输出功率增加，下周期继续朝同一方向扰动，反之，朝反方向扰动，如此，反复进行着扰动与观察来使太阳能电池板11输出达最大功率点，进而确定最大输入功率，以使该采集到的太阳能电池板11的输出电压调整为该最大输入功率所对应的电压，从而进一步提高太阳能控制器的充电效率。
其中，上述功率开关电路102，可以包括：时序控制电路及与该时序控制电路电连接的储能元件；
所述时序控制电路根据所述充电控制信号形成相应的时序状态，以向所述储能元件传输电能；
所述储能元件的输出电压与所述输入至充电电池的电压成正比。
具体的，上述时序控制电路包括：四个绝缘栅型场效应管，所述储能元件包括：一个电感1025和一个检测电感电流的采样电阻1026，其中，如图2所示，功率开关电路102中各元件具体的连接关系及各元件与上述MCU处理器101端口的连接关系为：
第一绝缘栅型场效应管1021和第二绝缘栅型场效应管的栅极分别与所述MCU处理器101的TG1端口和BG1端口相连，第三绝 缘栅型场效应管1023和第四绝缘栅型场效应管1024的栅极分别与所述MCU处理器101的TG2端口和BG2端口相连，
第一绝缘栅型场效应管1021的源极和第二绝缘栅型场效应管的漏极均与所述电感1025的一端相连，并与所述MCU处理器101的SW1端口相连，第三绝缘栅型场效应管1023的源极和第四绝缘栅型场效应管1024的漏极均与所述电感1025的另一端相连，并与所述MCU处理器101的SW1端口相连，
第一绝缘栅型场效应管1021的漏极与所述太阳能电池板11的正极输出端相连，
第三绝缘栅型场效应管1023的漏极与所述充电电池22的正极输入端相连，
第二绝缘栅型场效应管和第四绝缘栅型场效应管1024的源极均与所述检测电感电流的采样电阻1026的一端相连，并与所述MCU处理器101的CSP端口相连，
所述检测电感电流的采样电阻1026的另一端接地，并与所述MCU处理器101的CSN端口相连。
具体的，上述MCU处理器101根据采集到的太阳能电池板11的输出电压和采集到的功率开关电路102的输出电压的大小关系，生成相应的充电控制信号，从而控制功率开关电路102的时序状态，以使功率开关电路102的输出恒定的电压值，具体的四种时序状态为：
第一种情况：当采集到的太阳能电池板11的输出电压大于采集到的功率开关电路102的输出电压时，则生成减小输入至该充电电池22电压的充电控制信号，以控制功率开关电路的时序状态，该时序图如图3A所示，在该降压工作区中，第三绝缘栅型场效应管1023 始终关断，第四绝缘栅型场效应管1024始终导通，在每个周期的起点，同步第二绝缘栅型场效应管1022首先导通，当第二绝缘栅型场效应管1022导通时，上述MCU处理器101通过检测电感电流的采样电阻1026对电感电流进行检测，一个斜率补偿斜坡被加至检测电压，在检测电感电流降至低于基准电压之后，在该周期的剩余时间里第二绝缘栅型场效应管1022关断，而第一绝缘栅型场效应管1021导通，在该降压区中利用第一绝缘栅型场效应管1021和第二绝缘栅型场效应管1022交替导通的方式，控制功率开关电路102的输出电压的大小。
第二种情况：当采集到的太阳能电池板11的输出电压与采集到的功率开关电路102的输出电压接近且进入降压-升压区时，则生成先减小后增大输入至该充电电池22电压的充电控制信号，以控制功率开关电路的时序状态，该时序图如图3B所示，在每个周期中，如果功率开关电路102以第二绝缘栅型场效应管1022和第四绝缘栅型场效应管1024的导通作为开始，则控制器最初的工作状态与在降压区中类似，上述MCU处理器101通过检测电感电流的采样电阻1026对电感电流进行检测，当检测到电感电流跳变时，第二绝缘栅型场效应管1022关断而第一绝缘栅型场效应管1021导通，直到时钟周期的中间为止。接着第四绝缘栅型场效应管1024关断而第三绝缘栅型场效应管1023导通，随后的工作状态与在升压区中类似，通过控制绝缘栅型场效应管M1、M2、M3和M4的导断的方式，控制功率开关电路102的输出电压的大小。
第三种情况：当采集到的太阳能电池板11的输出电压与采集到的功率开关电路102的输出电压接近且进入升压-降压区时，则生成先增大后减小输入至该充电电池22电压的充电控制信号，以控制功 率开关电路的时序状态，该时序图如图3C所示，在每个周期中，如果功率开关电路102以第一绝缘栅型场效应管1021和第三绝缘栅型场效应管1023的导通作为开始，则控制器最初的工作状态与在升压区类似，上述MCU处理器101通过检测电感电流的采样电阻1026对电感电流进行检测，当检测到电感电流跳变时，第三绝缘栅型场效应管1023关断而第四绝缘栅型场效应管1024导通，直到时钟周期的中间为止，接着第一绝缘栅型场效应管1021关断而第二绝缘栅型场效应管1022导通，随后的工作状态与在降压区类似，通过控制绝缘栅型场效应管M1、M2、M3和M4的导断的方式，控制功率开关电路102的输出电压的大小。
第四种情况：当采集到的太阳能电池板11的输出电压小于采集到的功率开关电路102的输出电压时，则生成增大输入至该充电电池22电压的充电控制信号，以控制功率开关电路的时序状态，该时序图如图3D所示，在该升压工作区中，第二绝缘栅型场效应管1022始终关断，第一绝缘栅型场效应管1021始终导通，在每个周期的起点，同步第三绝缘栅型场效应管1023首先导通，当第三绝缘栅型场效应管1023导通时，上述MCU处理器101通过检测电感电流的采样电阻1026对电感电流进行检测，一个斜率补偿斜坡被加至检测电压，在检测电感电流降至低于基准电压之后，在该周期的剩余时间里第三绝缘栅型场效应管1023关断，而第四绝缘栅型场效应管1024导通，在该升压区中利用第三绝缘栅型场效应管1023和第四绝缘栅型场效应管1024交替导通的方式，控制功率开关电路102的输出电压的大小。
需要说明的是，若通过上述MCU处理器101采集太阳能电池板11的输出电压和输出电流，根据采集到的输出电压和输出电流并 结合在上述MCU处理器101中预置的MPPT算法，确定最大输入功率，则对该最大输入功率所对应的电压与采集到的功率开关电路102的输出电压进行比较，以控制功率开关电路102的时序状态，具体对应关系如上所述，这里不再一一赘述。
相关技术中的PWM控制器的输出电压范围在12V-60V，存在充电电压范围窄，充电电流小、充电慢的技术问题，并且只有升压状态或者降压状态，与相关技术中太阳能控制器相比，本实用新型实施例提供的太阳能控制器的输入电压范围为6V-80V，输出电压范围为5v-80v，充电电压范围变大，通过上述MCU处理器101采集并比较太阳能电池板11的输出电压和功率开关电路102的输出电压的大小，以生成相应的控制信号对功率开关电路102中的四个绝缘栅型场效应管(功率开关MOS)的时序状态进行控制，从而控制功率开关电路102的输出电压的大小，保证升压、升降压、降升压和降压操作模式之间的转换是连续的。无论太阳能控制器的输入电压(Vin即太阳能电池板11的输出电压)如何变化，也就是说，无论输入电压高于、低于或者等于输出电压，可以通过控制功率开关电路102的时序状态，实现太阳能控制器的输出电压(Vout)恒压输出，从而提高了太阳能控制器的充电效率。
考虑到若对充电电池22过充电或充电不足，则均会影响充电电池22的使用寿命，因此，根据充电电池22当前的电量合理的控制充电电池22的充电状态，将延长充电电池22的使用时间，因此，在上述实施方案的基础上做了进一步改进，上述MCU处理器101，还用于采集所述充电电池22的当前电压，对比所述充电电池22的当前电压和预定对比电压的比值与预设值的大小关系，生成相应的充电控制信号；
若比值介于第一预设值与第二预设值之间，则生成以第一预设恒定电流输入至所述充电电池22的充电控制信号，通过该控制信号控制功率开关电路的占空比，以使功率开关电路的输出电流调整为第一预设恒定电流；
若比值介于第二预设值与第三预设值之间，则生成以第二预设恒定电流输入至所述充电电池22的充电控制信号，通过该控制信号控制功率开关电路的占空比，以使功率开关电路的输出电流调整为第二预设恒定电流；
若比值大于第三预设值，则生成以恒定电压输入至所述充电电池22的充电控制信号，通过该控制信号控制功率开关电路的占空比，以使功率开关电路的输出电压调整为恒定电压(预定对比电压)；
其中，所述第一预设值小于第二预设值，第二预设值小于第三预设值；第一预设恒定电流小于第二预设恒定电流，第二预设恒定电流为图中最大充电电流。
其中，假设在恒定的温度和足够的输入功率条件下，通过上述MCU处理器101采集充电电池22的当前电压，根据采集到的当前电压和预定对比电压值的的比值与预设值的大小关系并按照在上述MCU处理器101中预置的程序或算法(电池充电算法)，生成相应的控制信号，利用该控制信号对上述功率开关电路102进行控制，以产生匹配的输出电压给充电电池22充电，使充电电池22保持合理的充电阶段，从而延长充电电池22的使用寿命。
具体的，如图4所示的理想化的充电曲线示意图，上述充电电池22的充电过程主要分为以下几个阶段：
阶段0(对应于图中状态0)：当采集到充电电池22的当前电压介于预定对比电压值的比值在35％至70％(典型值)之间时，也就 是说，此时充电电池22的剩余电量较少，不易大电流充电，需进行小电流充电，充电电池22进入涓流充电阶段即减小的恒定电流的充电方式。
阶段1(对应于图中状态1)：当采集到充电电池22的当前电压介于预定对比电压值的比值在70％至98％(典型值)之间时，需进行快速充电，充电电池22进入恒定电流充电阶段，该充电阶段常被称为大电流充电即全恒定电流的充电方式。
阶段2(对应于图中状态2)：当采集到充电电池22的当前电压大于预定对比电压值的比值大于98％(典型值)时，充电电池22处于准饱和状态，充电电池22进入恒定电压充电阶段，该充电阶段常被称为“浮充充电”(对于锂离子电池)和“吸收充电“(对于铅酸电池)。
阶段3(对应于图中状态3)：阶段3是可任选的，利用CHARGECFG1引脚来配置，把CHARGECFG1引脚配置成AVDD值的5％到90％之间。
需要说明的是，其中，上述第一预设值可以是35％，第二预设值可以是70％，第二预设值可以是98％，上述预定对比电压值即为图中状态2电压限值，上述太阳能控制器可以执行一种用于大多数电池类型的恒定电流恒定电压(CCCV)充电模式，包括密封铅酸(SLA)电池、富液电池、锂离子电池等，即上述太阳能控制器适用于多数充电电池，可以实现控制大多数充电电池保持合理的充电阶段，从而延长充电电池的使用寿命。
进一步的，考虑到充电电池22的最大充电电量的额定值与该充电电池22的温度有关，当充电电池22的温度变化时，电池所承受的实际电流和电压将随之改变，因此需要对上述预定对比电压值 VS2的大小进行调整，上述太阳能控制器还包括：NTC温度传感器103，如图5所示，该NTC温度传感器103与太阳能控制器的连接关系及内部结构为：
该NTC温度传感器103的其一端连接所述MCU处理器101的TEMPSENSE端口和AVDD端口相连，另一端与所述MCU处理器101的接地端口相连，该NTC温度传感器用于采集所述充电电池22外部的温度，以向所述MCU处理器101发送温度补偿信号；
所述MCU处理器101根据所述温度补偿信号调整所述预定对比电压。
其中，该NTC温度传感器103包括：NTC热敏电阻1031和电位器1032，所述NTC热敏电阻1031分别与所述MCU处理器101的TEMPSENSE端口和接地端口相连，所述电位器1032分别与所述MCU处理器101的TEMPSENSE端口和AVDD端口相连。具体的，采用一个热耦合至电池组的NTC(负温度系数)电阻为10kΩ、β＝3380的热敏电阻1031来测量充电电池22的温度，以及在AVdd和TEMPSENSENS之间连接一个11.5k的电位器1032来启动，该电位器主要起到分压的作用，若不需要电池温度监视功能，则可以使用一个10k电阻器来替换热敏电阻1031。
具体的，通过一个热耦合至充电电池22周围的热敏电阻1031来测量充电电池22的温度，当该温度变化时，相应的TEMPSENSE端口上的电压也随之变化，上述MCU处理器101的FBOW引脚输出的PWM占空比将相应的改变，以适应充电电池22在不同温度时的电压值，在MCU处理器101中根据预置的程序或算法，自动调整预定对比电压值，实现自动温度补偿的目的。
为了便于直观的读取充电电池22的充电电流和充电电压，及直观的了解到充电电池22的充电状态并显示错误信息，上述控制器还包括：第一发光二极管、第二发光二极管和数码显示管，
上述第一发光二极管的输入端与所述MCU处理器101的STATUS端口端连接，输出端与所述充电电池22板的负极和所述充电电池22的负极相连，用于显示充电状态；
上述第二发光二极管的输入端与所述MCU处理器101的FAULT端口端连接，输出端与所述充电电池22板的负极和所述充电电池22的负极相连，用于显示错误信息；
与所述MCU处理器101连接的所述数码显示管，用于显示所述充电电池22的电压和电流。
优选的，充电电池22的充电状态表示形式可以是：当第一发光二极管全灭时，表示充电电池22处于充电阶段0；当第一发光二极管闪一次时，表示充电电池22处于充电阶段1；当第一发光二极管闪2次时，表示充电电池22处于充电阶段2，当第一发光二极管闪3次时，表示充电电池22处于充电阶段3，当第一发光二极管闪4次时，表示充电电池22充电完成。充电电池22的错误信息表示形式可以是：当第二发光二极管闪一次时，表示充电电池22断接；当第二发光二极管闪二次时，表示热敏电阻1031断接；当第二发光二极管闪三次时，表示定期故障；当第二发光二极管闪三次时，表示电池欠压。
上述太阳能控制器还包括：报警单元，该报警单元与上MCU处理器连接，用于当上述第二发光二极管闪烁时，发出报警警报。
进一步的，为了可以实现实时查看充电电池22的充电情况，并可以实现无线控制太阳能控制器对充电电池22的通断，上述MCU 处理器101可以通过无线通信模块与移动终端无线连接，所述MCU处理器101通过所述无线通信模块向所述移动终端发送充电电压和充电电流，以及所述移动终端通过所述无线通信模块向所述MCU处理器101发送通电或断电信号，以触发所述MCU处理器101控制所述充电电池22的通电或断电。
基于上述装置的结构说明，如图6所示为一种太阳能控制器的优选实施例的结构示意图，其具体处理过程为：
太阳能电池板11的输出端与太阳能控制器中的MCU处理器101的输入端电连接，该MCU处理器101的输出控制端与功率开关电路102电连接，通过MCU处理器101采集太阳能电池板11的输出电压、输出电流和充电电池22的当前电压，该MCU处理器101根据采集到的电信号按照在上述MCU处理器101中预置的程序或算法，生成相应的控制信号，如通过上述MCU处理器101的输入采集端采集太阳能电池板11的输出电压和输出采集端采集上述功率开关电路102的输出电压，根据采集到的太阳能电池板11的输出电压和功率开关电路102的输出电压的大小关系并按照在上述MCU处理器101中预置的程序或算法，生成相应的控制信号，利用该控制信号对上述功率开关电路102进行控制，以产生恒定的输出电压给充电电池22充电，从而提高太阳能控制器的充电效率，同时，还通过上述MCU处理器101采集太阳能电池板11的输出电压和输出电流，根据采集到的输出电压和输出电流并结合在上述MCU处理器101中预置的程序或算法(MPPT算法)，以确定最大输入功率，进一步的提高了太阳能控制器的充电效率；又如通过上述MCU处理器101采集充电电池22的当前电压，根据采集到的当前电压和预定的充电电压的大小关系并按照在上述MCU处理器101中预置的 程序或算法，生成相应的控制信号，利用该控制信号对上述功率开关电路102进行控制，以产生匹配的输出电压给充电电池22充电，使充电电池22保持合理的充电状态，从而延长充电电池22的使用寿命。
其中，第一绝缘栅型场效应管和第二绝缘栅型场效应管1022的栅极分别与MCU处理器101的TG1端口和BG1端口相连，第三绝缘栅型场效应管1023和第四绝缘栅型场效应管1024的栅极分别与MCU处理器101的TG2端口和BG2端口相连，第一绝缘栅型场效应管的源极和第二绝缘栅型场效应管1022的漏极均与电感1025的一端相连，并与MCU处理器101的SW1端口相连，第三绝缘栅型场效应管1023的源极和第四绝缘栅型场效应管1024的漏极均与电感1025的另一端相连，并与MCU处理器101的SW1端口相连，第一绝缘栅型场效应管的漏极与太阳能电池板11的正极输出端相连，第三绝缘栅型场效应管1023的漏极与充电电池22的正极输入端相连，第二绝缘栅型场效应管1022和第四绝缘栅型场效应管1024的源极均与检测电感电流的采样电阻1026的一端相连，并与所述MCU处理器101的CSP端口相连，检测电感电流的采样电阻1026的另一端接地，并与MCU处理器101的CSN端口相连。通过MCU处理器101输出相应的控制信号，控制功率开关电路102的时序状态，即控制第一绝缘栅型场效应管、第二绝缘栅型场效应管1022、第三绝缘栅型场效应管1023和第四绝缘栅型场效应管1024的通断与占空比，进而控制太阳能控制器的输出电压。
其中，NTC温度传感器103包括：NTC热敏电阻1031和电位器1032，该NTC热敏电阻1031分别与MCU处理器101的TEMPSENSE端口和接地端口相连，该电位器1032分别与MCU处 理器101的TEMPSENSE端口和AVDD端口相连。第一发光二极管的输入端与MCU处理器101的STATUS端口端连接，输出端与充电电池22板的负极和所述充电电池22的负极相连，用于显示充电状态；第二发光二极管的输入端与MCU处理器101的FAULT端口端连接，输出端与充电电池22板的负极和充电电池22的负极相连，用于显示错误信息。
第二方面，本实用新型实施例还提供了一种太阳能充电系统，如图7所示，包括太阳能电池板11、上述太阳能控制器和充电电池22，
该太阳能控制器分别与所述太阳能电池板11和所述充电电池22连接，所述充电电池22，用于为负载33供电。
本实用新型实施例中提供的太阳能控制器采用比较太阳能电池板11的输出电压和功率开关电路102的输出电压的大小，以控制功率开关电路102的输出电压的大小，从而提高了太阳能控制器的充电效率。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新 型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：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，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围。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所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种太阳能控制器，其特征在于，包括：MCU处理器和与所述MCU处理器连接的功率开关电路，
所述MCU处理器包括采集太阳能电池板输出电压和电流的输入采集端口、采集所述功率开关电路输出电压的输出采集端口、比较所述太阳能电池板输出电压和所述功率开关电路输出电压大小关系的比较器、充电控制信号生成单元以及充电控制信号输出端口；
其中，所述输入采集端口与所述输出采集端口均与所述比较器电连接，所述比较器与所述充电控制信号生成单元电连接，所述充电控制信号生成单元与所述充电控制信号输出端口电连接；
所述功率开关电路与所述充电控制信号输出端口电连接，根据充电控制信号调整输入至充电电池的电压，和/或电流。
2.根据权利要求1所述的太阳能控制器，其特征在于，
所述功率开关电路，包括：时序控制电路及与所述时序控制电路电连接的储能元件；
所述时序控制电路根据所述充电控制信号形成相应的时序状态，以向所述储能元件传输电能；
所述储能元件的输出电压与所述输入至充电电池的电压成正比。
3.根据权利要求2所述的太阳能控制器，其特征在于，所述时序控制电路包括：四个绝缘栅型场效应管，所述储能元件包括：一个电感和一个检测电感电流的采样电阻，
第一绝缘栅型场效应管和第二绝缘栅型场效应管的栅极分别与所述MCU处理器的TG1端口和BG1端口相连，第三绝缘栅型场效应管和第四绝缘栅型场效应管的栅极分别与所述MCU处理器的TG2端口和BG2端口相连，
第一绝缘栅型场效应管的源极和第二绝缘栅型场效应管的漏极均与所述电感的一端相连，并与所述MCU处理器的SW1端口相连，第三绝缘栅型场效应管的源极和第四绝缘栅型场效应管的漏极均与所述电感的另一端相连，并与所述MCU处理器的SW2端口相连，
第一绝缘栅型场效应管的漏极与所述太阳能电池板的正极输出端相连，
第三绝缘栅型场效应管的漏极与所述充电电池的正极输入端相连，
第二绝缘栅型场效应管和第四绝缘栅型场效应管的源极均与所述检测电感电流的采样电阻的一端相连，并与所述MCU处理器的CSP端口相连，
所述检测电感电流的采样电阻的另一端接地，并与所述MCU处理器的CSN端口相连。
4.根据权利要求1所述的一种太阳能控制器，其特征在于，还包括：NTC温度传感器，
所述NTC温度传感器的其一端连接所述MCU处理器的TEMPSENSE端口和AVDD端口，另一端与所述MCU处理器的接地端口相连，所述NTC温度传感器采集充电电池外部的温度，以向所述MCU处理器发送温度补偿信号；
所述MCU处理器根据所述温度补偿信号调整预定对比电压。
5.根据权利要求4所述的一种太阳能控制器，其特征在于，所述NTC温度传感器包括：NTC热敏电阻和电位器，所述NTC热敏电阻分别与所述MCU处理器的TEMPSENSE端口和接地端口相连，所述电位器分别与所述MCU处理器的TEMPSENSE端口和AVDD端口相连。
6.根据权利要求5所述的一种太阳能控制器，其特征在于，所述NTC热敏电阻的阻值为10kΩ，热敏系数为β=3380，所述电位器包括阻值为11.5kΩ的电阻。
7.根据权利要求6所述的太阳能控制器，其特征在于，还包括：第一发光二极管、第二发光二极管和数码显示管，
所述第一发光二极管的输入端与所述MCU处理器的STATUS端口连接，输出端与所述太阳能电池板的负极和所述充电电池的负极相连，用于显示充电状态；
所述第二发光二极管的输入端与所述MCU处理器的FAULT端口连接，输出端与所述太阳能电池板的负极和所述充电电池的负极相连，用于显示错误信息；
与所述MCU处理器连接的所述数码显示管，用于显示所述充电电池的电压和电流。
8.根据权利要求7所述的一种太阳能控制器，其特征在于，还包括：报警单元，
所述报警单元与所述MCU处理器连接，用于当所述第二发光二极管闪烁时，发出报警警报。
9.根据权利要求1所述的太阳能控制器，其特征在于，所述MCU处理器通过无线通信模块与移动终端无线连接，所述MCU处理器通过所述无线通信模块向所述移动终端发送充电电压和充电电流，以及所述移动终端通过所述无线通信模块向所述MCU处理器发送通电或断电信号，以触发所述MCU处理器控制所述充电电池的通电或断电。
10.一种太阳能充电系统，其特征在于，包括太阳能电池板、权利要求1至9中任一项所述的太阳能控制器和充电电池，
所述太阳能控制器分别与所述太阳能电池板和所述充电电池连接，所述充电电池，用于为负载供电。
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