CN206164184U - 应用于太阳能充电器的稳压器电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了应用于太阳能充电器的稳压器电路，包括采样逻辑供电电路、MCU逻辑电路、DCDC充电电路、采样电流处理电路、充电匹配电路；采样逻辑供电电路和DCDC充电电路均连接一电源端，DCDC充电电路、MCU逻辑电路、采样电流处理电路和充电匹配电路均连接采样逻辑供电电路，DCDC充电电路连接MCU逻辑电路；充电匹配电路连接采样电流处理电路，采样电流处理电路连接MCU逻辑电路。当匹配到苹果设备进行充电时，启动自动重置逻辑，根据采样电压和模拟电压信号判断到光照量变化时，延续一定时间继续检测，当光照量稳定后才重置稳压器，否则不重置，给苹果设备的稳定供电提供保障。

Description

应用于太阳能充电器的稳压器电路

技术领域

本实用新型涉及太阳能充电技术，尤其涉及应用于太阳能充电器的稳压器电路。

背景技术

目前市面上的太阳能充电器有三个版本，每个版本的充电方式都有区别，一个版本是给非苹果设备充电时可以正常充电，当光照量变弱时，充电电流降低，当光照量变强时，充电电流升高，但是由于苹果设备的自动保护机制导致给苹果设备不能正常充电，会受到光照量变化的影响，当光照量变弱时，充电电流降低，当光照量再变强时，充电电流则不会再恢复；另外一个版本是当给苹果设备充电时，当光照量变弱，充电电流降低，当光照量变强，稳压器立即自动重启，充电电流恢复，如果光照量不稳定的话，稳压器会频繁启动，用户体验会很差；还有一个版本是USB接口不能自动识别苹果设备和非苹果设备，需要使用者自行对应接口充电，当给苹果设备充电时，检测到光照量变化时，自动延时三分钟后重置，显得没有那么人性化。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供应用于太阳能充电器的稳压器电路，其能解决现有技术中给苹果设备充电不稳定的问题。

本实用新型的目的采用以下技术方案实现：

应用于太阳能充电器的稳压器电路，包括采样逻辑供电电路、MCU逻辑电路、DCDC充电电路、采样电流处理电路、充电匹配电路；所述采样逻辑供电电路的输入端和DCDC充电电路的输入端均连接一电源端，DCDC充电电路的供电端、MCU逻辑电路的供电端、采样电流处理电路的供电端和充电匹配电路的供电端均连接采样逻辑供电电路的输出端，DCDC充电电路的采样电压输出端连接MCU逻辑电路的采样电压输入端；充电匹配电路的电压输出端连接采样电流处理电路的输入端，采样电流处理电路的输出端连接MCU逻辑电路的放大电压输入端；

所述采样逻辑供电电路用于给DCDC充电电路、MCU逻辑电路、采样电流处理电路和充电匹配电路供电；DCDC充电电路用于对电源端的电压进行采样输出采样电压至MCU逻辑电路；充电匹配电路用于对来自采样逻辑供电电路的充电电流转换为电压信号；采样电流处理电路用于将来自充电匹配电路的电压信号处理为模拟电压信号并输出至MCU逻辑电路；MCU逻辑电路用于根据来自DCDC充电电路的采样电压和来自采样电流处理电路的模拟电压信号来控制DCDC充电电路的通断。

优选的，所述采样逻辑供电电路包括电阻R1、电阻R2、电容C1、电容C2和电源芯片U1，电阻R1的一端、电容C1的一端和电源芯片U1的电源输入端均与电源端连接，电容C1的另一端连接电源芯片U1的地端，电阻R1的另一端连接电源芯片U1的启动端，电阻R2的一端通过电容C2连接电源芯片U1的输出端，电阻R2的另一端接地；DCDC充电电路的供电端、MCU逻辑电路的供电端、采样电流处理电路的供电端和充电匹配电路的供电端均与电源芯片U1的输出端连接。

优选的，所述电源芯片U1的型号为TPS76333DBVR。

优选的，所述DCDC充电电路包括电阻R3至电阻R6、电容C3至电容C5、二极管D1、电感L1和转换器U2；转换器U2的输入端和电容C3的一端均与电源端连接，电阻R3的一端和电阻R4的一端均与转换器U2的分压输出端连接，电阻R1的另一端接地，电阻R2的另一端、电感L1的一端、电容C4的一端和电阻R5的一端均与充电匹配电路的供电端连接；电感L1的另一端和二极管D1的负极均与转换器U2的开关端连接，电阻R5的另一端和电阻R6的一端均与MCU逻辑电路的采样电压输入端连接；转换器U2的地端、二极管D1的负极、电容C3的另一端、电容C4的另一端和电阻R6的另一端均接地，电容C5并接在电容C4的两端；电阻R5的一端还连接电源芯片U1的输出端。

优选的，所述转换器U2的型号为TD1583或XL1583。

优选的，所述充电匹配电路包括USB接口、电阻R7至电阻11，所述电阻R7的一端连接USB接口的第四通道，电阻R8和电阻R9串联形成第一串联支路，电阻R10和电阻R11串联形成第二串联支路，USB接口的第三通道连接在电阻R10与电阻R11之间，USB接口的第二通道连接在电阻R8与电阻R9之间，USB接口的第一通道、第一串联支路的一端和第二串联支路的一端均与电源芯片U1的输出端的一端连接，第一串联支路的另一端和第二串联支路的另一端均接地，采样电流处理电路的输入端连接USB接口的第四通道。

优选的，所述采样电流处理电路包括电阻R11至电阻R15、电容C6至电容C8、运算放大器U3和运算放大器U4；运算放大器U3的同相输入端通过电阻R11连接USB接口的第四通道；运算放大器U3的供电端和电容C6的一端均与电源芯片U1的输出端连接，电容C6的另一端接地；电阻R12的一端和电阻R13的一端连接运算放大器U3的输出端，电阻R13的另一端和电阻R14的一端连接运算放大器U3的反相输入端，电阻R14的另一端接地；电阻R12的另一端通过电阻R15连接运算放大器U4的同相输入端，电容C7的一端连接在电阻R12与电阻R15之间，另一端连接运算放大器U4的输出端；电容C8的一端连接在电阻R15与运算放大器U4的同相输入端之间，电容C8的另一端接地；运算放大器U4的反相输入端和运算放大器U4的输出端均连接MCU逻辑电路的放大电压输入端。

优选的，所述运算放大器U3和运算放大器U4的型号均为LM2904。

优选的，所述MCU逻辑电路包括电阻R16至电阻R18、电容C9、电容C10和处理器U5；电容C9的一端通过电阻R16连接电源芯片U1的输出端；处理器U5的PB5引脚连接在电阻R16和电容C9之间，处理器U5的PB4引脚连接在电阻R5与电阻R6之间，处理器U5的PB3引脚连接运算放大器U4的输出端；处理器U5的供电端和电容C10的一端均与电源芯片U1的输出端连接，电容C10的另一端接地，电阻R17的一端连接处理器U5的PB0引脚，电阻R18的一端连接处理器U5的PB1引脚，电阻R17的另一端和电阻R18的另一端均接地。

优选的，所述处理器U5的型号为attiny13。

相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：

本实用新型当匹配到苹果设备进行充电时，启动自动重置逻辑，根据采样电压和模拟电压信号判断到光照量变化时，延续一定时间继续检测，当光照量稳定后才重置稳压器，否则不重置，给苹果设备的稳定供电提供保障。

附图说明

图1为本实用新型的稳压器电路的模块结构图；

图2为本实用新型采样逻辑供电电路和DCDC充电电路的电路结构图；

图3为本实用新型的充电匹配电路的电路结构图；

图4为本实用新型的采样电流处理电路的电路结构图；

图5为本实用新型的MCU逻辑电路的电路结构图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述：

参见图1，本实用新型提供一种应用于太阳能充电器的稳压器电路，其包括采样逻辑供电电路、MCU逻辑电路、DCDC充电电路、采样电流处理电路、充电匹配电路，通过这几个电路模块实现逻辑控制，当给苹果设备充电时，启动自动重置逻辑，检测到光照量变化时，会记录进行一段时间的检测，当光照量确实是变强并且稳定之后，才重置稳压器，给苹果设备提供更加稳定的供电需求。

采样逻辑供电电路的输入端和DCDC充电电路的输入端均连接一电源端，图1中展示的VIN 4.75～12V则为电源端，4.75～12V表示电源端的输入光伏电压。DCDC充电电路的供电端、MCU逻辑电路的供电端、采样电流处理电路的供电端和充电匹配电路的供电端均连接采样逻辑供电电路的输出端，DCDC充电电路的采样电压输出端连接MCU逻辑电路的采样电压输入端；充电匹配电路的电压输出端连接采样电流处理电路的输入端，采样电流处理电路的输出端连接MCU逻辑电路的放大电压输入端。其中，采样逻辑供电电路用于给DCDC充电电路、MCU逻辑电路、采样电流处理电路和充电匹配电路供电；DCDC充电电路用于对电源端的电压进行采样输出采样电压至MCU逻辑电路；充电匹配电路用于对来自采样逻辑供电电路的充电电流转换为电压信号；采样电流处理电路用于将来自充电匹配电路的电压信号处理为模拟电压信号并输出至MCU逻辑电路；MCU逻辑电路用于根据来自DCDC充电电路的采样电压和来自采样电流处理电路的模拟电压信号来控制DCDC充电电路的通断。

具体的，参见图2，采样逻辑供电电路包括电阻R1、电阻R2、电容C1、电容C2和电源芯片U1，电阻R1的一端、电容C1的一端和电源芯片U1的电源输入端均与电源端连接，电容C1的另一端连接电源芯片U1的地端，电阻R1的另一端连接电源芯片U1的启动端，电阻R2的一端通过电容C2连接电源芯片U1的输出端，电阻R2的另一端接地；DCDC充电电路的供电端、MCU逻辑电路的供电端、采样电流处理电路的供电端和充电匹配电路的供电端均与电源芯片U1的输出端连接。采样逻辑供电电路给MCU逻辑电路提供独立的供电系统，其中，电源芯片U1的型号优选但不限于为TPS76333DBVR。

DCDC充电电路包括电阻R3至电阻R6、电容C3至电容C5、二极管D1、电感L1和转换器U2；转换器U2的输入端和电容C3的一端均与电源端连接，电阻R3的一端和电阻R4的一端均与转换器U2的分压输出端连接，电阻R1的另一端接地，电阻R2的另一端、电感L1的一端、电容C4的一端和电阻R5的一端均与充电匹配电路的供电端连接；电感L1的另一端和二极管D1的负极均与转换器U2的开关端连接，电阻R5的另一端和电阻R6的一端均与MCU逻辑电路的采样电压输入端连接；转换器U2的地端、二极管D1的负极、电容C3的另一端、电容C4的另一端和电阻R6的另一端均接地，电容C5并接在电容C4的两端；电阻R5的一端还连接电源芯片U1的输出端。图2中DCDC充电电路的VDD5V是连接采用逻辑供电电路中的VCC5V。转换器U2是降压型直流电源变换器，其型号优选为TD1583或XL1583。其外围电路(电阻R3，电阻R4，电容C3，电容C4，电容C5，电感L1，二极管D1)组成了低功耗、超小体积、重量轻、输出电压精度高、纹波小的DCDC输出源，最大输出电流为3A。并且通过电阻R5和电阻R6的分压，对充电电压进行采样，供给MCU逻辑电路进行逻辑判断。

参见图3，充电匹配电路包括USB接口、电阻R7至电阻11，USB接口就是图2中的USB_A，其第一通道至第四通道为图2中的1至4，所述电阻R7的一端连接USB接口的第四通道，电阻R8和电阻R9串联形成第一串联支路，电阻R10和电阻R11串联形成第二串联支路，USB接口的第三通道连接在电阻R10与电阻R11之间，USB接口的第二通道连接在电阻R8与电阻R9之间，USB接口的第一通道、第一串联支路的一端和第二串联支路的一端均与电源芯片U1的输出端的一端连接，第一串联支路的另一端和第二串联支路的另一端均接地，采样电流处理电路的输入端连接USB接口的第四通道。充电匹配电路实现对苹果设备的充电匹配，同时实现对充电电流的采样转换功能，将充电电流转换为电压信号。图3中充电匹配电路的VDD5V均是连接图2中采用逻辑供电电路中的VCC5V。

参见图4，采样电流处理电路包括电阻R11至电阻R15、电容C6至电容C8、运算放大器U3和运算放大器U4；运算放大器U3的同相输入端通过电阻R11连接USB接口的第四通道；运算放大器U3的供电端和电容C6的一端均与电源芯片U1的输出端连接，电容C6的另一端接地；电阻R12的一端和电阻R13的一端连接运算放大器U3的输出端，电阻R13的另一端和电阻R14的一端连接运算放大器U3的反相输入端，电阻R14的另一端接地；电阻R12的另一端通过电阻R15连接运算放大器U4的同相输入端，电容C7的一端连接在电阻R12与电阻R15之间，另一端连接运算放大器U4的输出端；电容C8的一端连接在电阻R15与运算放大器U4的同相输入端之间，电容C8的另一端接地；运算放大器U4的反相输入端和运算放大器U4的输出端均连接MCU逻辑电路的放大电压输入端。采样电流处理电路对充电匹配电力转换过来的电压信号进行放大、滤波等处理，使其成为可以辨识或者更容易辨识的模拟量，供给MCU逻辑电路进行判断。运算放大器U3和运算放大器U4的型号都可以优选为LM2904。

参见图5，MCU逻辑电路包括电阻R16至电阻R18、电容C9、电容C10和处理器U5；电容C9的一端通过电阻R16连接电源芯片U1的输出端；处理器U5的PB5引脚连接在电阻R16和电容C9之间，处理器U5的PB4引脚连接在电阻R5与电阻R6之间，处理器U5的PB3引脚连接运算放大器U4的输出端；处理器U5的供电端和电容C10的一端均与电源芯片U1的输出端连接，电容C10的另一端接地，电阻R17的一端连接处理器U5的PB0引脚，电阻R18的一端连接处理器U5的PB1引脚，电阻R17的另一端和电阻R18的另一端均接地。处理器U5的型号为attiny13，这个型号的芯片在百度文库有对其引脚及其他功能进行详细的介绍。

MCU逻辑电路接收到采样电压及采样电流处理电路转换过来的模拟信号后，进行逻辑判断处理。正常用太阳能充电器给设备充电时，只要没充满，充电电压(也就是采样电压)都不会高过4.85V(电源端的电压)，除非苹果设备进入保护状态，检测到充电电压高于4.85V后，进行持续一段时间的检测判断，若规定时间(例如95秒)内，有3/4时间充电电压高于正常工作(4.85V)，则检测充电电流是否低于400MA，再进行一段时间的连续检测，满足则立刻拉低处理器U5的7脚电平(PB2)，同时转换器U2的7脚电平也被拉低，转换器U2停止工作，预设时间达到(预设时间例如为1秒)后，处理器U2控制其重新上电，整个循环持续时间约为100秒(其中3/4的时间和400MA均是通过无数次测试后，选定的最佳体验的数据)。

采用本实用新型提供的方案后，USB接口自动识别苹果设备和非苹果设备，当MCU逻辑电路检测到当前为非苹果设备充电时，不启动自动重置逻辑，正常充电，作用相当于市面上的普通版；但当检测到苹果设备充电时，启动自动重置逻辑，检测到光照量变化时，会继续进行100秒的检测判断，若发现光照量确实变强且稳定了，重置稳压器；若发现光照量不稳定，则不重置稳压器，保持低电流充电，重新进行下一轮的检测判断，会大大提升用户体验的满意度，非常人性化。

对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.应用于太阳能充电器的稳压器电路，其特征在于，包括采样逻辑供电电路、MCU逻辑电路、DCDC充电电路、采样电流处理电路、充电匹配电路；所述采样逻辑供电电路的输入端和DCDC充电电路的输入端均连接一电源端，DCDC充电电路的供电端、MCU逻辑电路的供电端、采样电流处理电路的供电端和充电匹配电路的供电端均连接采样逻辑供电电路的输出端，DCDC充电电路的采样电压输出端连接MCU逻辑电路的采样电压输入端；充电匹配电路的电压输出端连接采样电流处理电路的输入端，采样电流处理电路的输出端连接MCU逻辑电路的放大电压输入端；

所述采样逻辑供电电路用于给DCDC充电电路、MCU逻辑电路、采样电流处理电路和充电匹配电路供电；DCDC充电电路用于对电源端的电压进行采样输出采样电压至MCU逻辑电路；充电匹配电路用于对来自采样逻辑供电电路的充电电流转换为电压信号；采样电流处理电路用于将来自充电匹配电路的电压信号处理为模拟电压信号并输出至MCU逻辑电路；MCU逻辑电路用于根据来自DCDC充电电路的采样电压和来自采样电流处理电路的模拟电压信号来控制DCDC充电电路的通断。

2.如权利要求1所述的稳压器电路，其特征在于，所述采样逻辑供电电路包括电阻R1、电阻R2、电容C1、电容C2和电源芯片U1，电阻R1的一端、电容C1的一端和电源芯片U1的电源输入端均与电源端连接，电容C1的另一端连接电源芯片U1的地端，电阻R1的另一端连接电源芯片U1的启动端，电阻R2的一端通过电容C2连接电源芯片U1的输出端，电阻R2的另一端接地；DCDC充电电路的供电端、MCU逻辑电路的供电端、采样电流处理电路的供电端和充电匹配电路的供电端均与电源芯片U1的输出端连接。

3.如权利要求2所述的稳压器电路，其特征在于，所述电源芯片U1的型号为TPS76333DBVR。

4.如权利要求2所述的稳压器电路，其特征在于，所述DCDC充电电路包括电阻R3至电阻R6、电容C3至电容C5、二极管D1、电感L1和转换器U2；转换器U2的输入端和电容C3的一端均与电源端连接，电阻R3的一端和电阻R4的一端均与转换器U2的分压输出端连接，电阻R1的另一端接地，电阻R2的另一端、电感L1的一端、电容C4的一端和电阻R5的一端均与充电匹配电路的供电端连接；电感L1的另一端和二极管D1的负极均与转换器U2的开关端连接，电阻R5的另一端和电阻R6的一端均与MCU逻辑电路的采样电压输入端连接；转换器U2的地端、二极管D1的负极、电容C3的另一端、电容C4的另一端和电阻R6的另一端均接地，电容C5并接在电容C4的两端；电阻R5的一端还连接电源芯片U1的输出端。

5.如权利要求4所述的稳压器电路，其特征在于，所述转换器U2的型号为TD1583或XL1583。

6.如权利要求4所述的稳压器电路，其特征在于，所述充电匹配电路包括USB接口、电阻R7至电阻11，所述电阻R7的一端连接USB接口的第四通道，电阻R8和电阻R9串联形成第一串联支路，电阻R10和电阻R11串联形成第二串联支路，USB接口的第三通道连接在电阻R10与电阻R11之间，USB接口的第二通道连接在电阻R8与电阻R9之间，USB接口的第一通道、第一串联支路的一端和第二串联支路的一端均与电源芯片U1的输出端的一端连接，第一串联支路的另一端和第二串联支路的另一端均接地，采样电流处理电路的输入端连接USB接口的第四通道。

7.如权利要求6所述的稳压器电路，其特征在于，所述采样电流处理电路包括电阻R11至电阻R15、电容C6至电容C8、运算放大器U3和运算放大器U4；运算放大器U3的同相输入端通过电阻R11连接USB接口的第四通道；运算放大器U3的供电端和电容C6的一端均与电源芯片U1的输出端连接，电容C6的另一端接地；电阻R12的一端和电阻R13的一端连接运算放大器U3的输出端，电阻R13的另一端和电阻R14的一端连接运算放大器U3的反相输入端，电阻R14的另一端接地；电阻R12的另一端通过电阻R15连接运算放大器U4的同相输入端，电容C7的一端连接在电阻R12与电阻R15之间，另一端连接运算放大器U4的输出端；电容C8的一端连接在电阻R15与运算放大器U4的同相输入端之间，电容C8的另一端接地；运算放大器U4的反相输入端和运算放大器U4的输出端均连接MCU逻辑电路的放大电压输入端。

8.如权利要求7所述的稳压器电路，其特征在于，所述运算放大器U3和运算放大器U4的型号均为LM2904。

9.如权利要求7所述的稳压器电路，其特征在于，所述MCU逻辑电路包括电阻R16至电阻R18、电容C9、电容C10和处理器U5；电容C9的一端通过电阻R16连接电源芯片U1的输出端；处理器U5的PB5引脚连接在电阻R16和电容C9之间，处理器U5的PB4引脚连接在电阻R5与电阻R6之间，处理器U5的PB3引脚连接运算放大器U4的输出端；处理器U5的供电端和电容C10的一端均与电源芯片U1的输出端连接，电容C10的另一端接地，电阻R17的一端连接处理器U5的PB0引脚，电阻R18的一端连接处理器U5的PB1引脚，电阻R17的另一端和电阻R18的另一端均接地。

10.如权利要求9所述的稳压器电路，其特征在于，所述处理器U5的型号为attiny13。