CN206820533U - 一种升降压型光伏充电器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开的是一种升降压型光伏充电器，包括由BUCK变换器和BOOST变换器组成的H桥电路；输入电压Vin从H桥电路的输入端输入，H桥电路输出设定的充电电压Vout接电池；还包括控制电路，所述的控制电路检测输入电压Vin，将输入电压Vin与设定的输出电压Vo相比较的比较电路，当输入电压Vin>1.1Vo时，只启动BUCK变换器；当输入电压Vin<Vo时，只启动BOOST变换器；当输入电压Vo<＝Vin<＝1.1Vo时，则BUCK变换器和BOOST变换器同时工作。本实用新型中通过对输入高压信号进行降压，对输入低压信号进行升压的方式使太阳能电池实现对蓄电池充电。

Description

一种升降压型光伏充电器

技术领域

本实用新型涉及升降压型光伏充电器。

背景技术

随着经济的发展、社会的进步，人们对能源提出了越来越高的要求。目前太阳能具有可再生性、清洁性、安全性以及经济性等特点。被人们广泛应用。而升降压型的光伏充电器有着较宽的输入范围，能兼容不同组合的太阳能电池板，升降压型的光伏充电器也渐渐得被人们采用。但是升降压型控制器的模拟集成IC和数字DSP控制方式的成本都很高。

实用新型内容

本实用新型的目的提出了一种低成本的、简单的升降压型太阳能充电控制电路的升降压型光伏充电器。

本实用新型为实现以上技术要求而采用的技术方案是：一种升降压型光伏充电器，包括由BUCK变换器和BOOST变换器组成的H桥电路；输入电压Vin从H桥电路的输入端输入，H桥电路输出设定的充电电压Vout接电池；还包括控制电路，所述的控制电路检测输入电压Vin，将输入电压Vin与设定的输出电压Vo相比较的比较电路，当输入电压Vin>1.1Vo时，只启动BUCK变换器；当输入电压Vin<Vo时，只启动BOOST变换器；当输入电压Vo<＝Vin<＝1.1Vo时，则BUCK变换器和BOOST变换器同时工作。

本实用新型中通过对输入高压信号进行降压，对输入低压信号进行升压的方式使太阳能电池实现对蓄电池充电。

进一步的，上述的升降压型光伏充电器中：所述的H桥电路包括开关管Q2和开关管Q3、开关管Q1和开关管Q4、电感L1以及电解电容E2；

输入电压Vin接开关管Q2的漏极、开关管Q2的源极接开关管Q3的漏极，开关管Q3的源极接电解电容E2的阴极，开关管Q2和开关管Q3的栅极分别接控制电路，形成H桥电路的BUCK变换器；

电解电容E2的阳极接开关管Q1的漏极、开关管Q1的源极接开关管Q4的漏极，开关管Q4的源极接电解电容E2的阴极，开关管Q,1和开关管Q4的栅极分别接控制电路，形成H桥电路的BOOST变换器；

开关管Q2的源极与开关管Q3的漏极之间引出线接电感L1的一端，电感L1的另一端接由开关管Q1的源极和开关管Q4的漏极之间的引出线；

所述的电解电容E1两端形成设定的输出电压Vout。

进一步的，上述的升降压型光伏充电器中：在控制电路与开关管Q2、开关管Q3、开关管Q1和开关管Q4的栅极之间分别设置有电阻R3、电阻R17、电阻R4、电阻R18；在开关管Q2、开关管Q3、开关管Q1和开关管Q4的栅极与源极之间分别设置有电阻R6、电阻R21、电阻R7、电阻R22。

进一步的，上述的升降压型光伏充电器中：所述的控制电路包括型号为UC2843的电压模式控制器IC1和电压模式控制器IC2、BUCK驱动IC、BOOST驱动IC、时钟同步电路和处理器；

“文章中的电流模式要全部改为电压模式”

所述的时钟同步电路控制电压模式控制器IC1和电压模式控制器IC2的驱动同频率同相；

电压模式控制器IC1的电压反馈运放的输出Vcomp形成XH_BUCK信号接处理器，电压模式控制器IC2的电压反馈运放的输出Vcomp形成XH_BOOST信号接处理器；

电压模式控制器IC1的6号引脚形成信号接BUCK驱动IC，BUCK驱动IC输出分别接开关管Q2和开关管Q3的栅极；

电压模式控制器IC2的6号引脚形成信号接BOOST驱动IC，BOOST驱动IC输出分别接开关管Q1和开关管Q4的栅极。

以下将结合附图和实施例，对本实用新型进行较为详细的说明。

附图说明

图1为本实用新型实施例H桥电路原理图。

图2为本实用新型实施例H桥电路的驱动电路原理图。

图3为本实用新型实施例中微处理器连接图。

具体实施方式

如图1所示，本实施例是一款升降压型光伏充电器，在输入电压Vin低于要求的充电电压Vbat时，对输入电压Vin升压使其输出的设定电压Vout为充电电压Vbat，当在输入电压Vin高于要求的充电电压Vbat时，对输入电压Vin降压使其输出的设定电压Vout为充电电压Vbat。

该升降压型光伏充电器包括由BUCK变换器和BOOST变换器组成的H桥电路；输入电压Vin从H桥电路的输入端输入，H桥电路输出设定的充电电压Vout接电池；还包括控制电路，所述的控制电路检测输入电压Vin，将输入电压Vin与设定的输出电压Vo相比较的比较电路，当输入电压Vin>1.1Vo时，只启动BUCK变换器；当输入电压Vin<Vo时，只启动BOOST变换器；当输入电压Vo<＝Vin<＝1.1Vo时，则BUCK变换器和BOOST变换器同时工作。

其中H桥电路如图1所示，包括开关管Q2和开关管Q3、开关管Q1和开关管Q4、电感L1以及电解电容E2；输入电压Vin接开关管Q2的漏极、开关管Q2的源极接开关管Q3的漏极，开关管Q3的源极接电解电容E2的阴极，开关管Q2和开关管Q3的栅极分别接控制电路，形成H桥电路的BUCK变换器；电解电容E2的阳极接开关管Q1的漏极、开关管Q1的源极接开关管Q4的漏极，开关管Q4的源极接电解电容E2的阴极，开关管Q1和开关管Q4的栅极分别接控制电路，形成H桥电路的BOOST变换器；开关管Q2的源极与开关管Q3的漏极之间引出线接电感L1的一端，电感L1的另一端接由开关管Q1的源极和开关管Q4的漏极之间的引出线；所述的电解电容E1两端形成设定的输出电压Vout。在控制电路与开关管Q2、开关管Q3、开关管Q1和开关管Q4的栅极之间分别设置有电阻R3、电阻R17、电阻R4、电阻R18；在开关管Q2、开关管Q3、开关管Q1和开关管Q4的栅极与源极之间分别设置有电阻R6、电阻R21、电阻R7、电阻R22。

如图1所示，其中桥电路左边为BUCK变换器，电路右边为BOOST变换器，开关管Q1、开关管Q2的占空比分别为D_BOOST,D_BUCK分别由控制电路提供，通过控制开关管占空比D_BOOST,D_BUCK实现升降压变换。

H桥电路的输入输出电压关系为：

当输入电压Vin>1.1Vbat也就是Vout时，只启动BUCK模式,即D_BOOST＝0,Vout＝D_buck*Vin。

当输入电压Vin<Vbat也就是Vout时，只启动BOOST模式。即D_Buck＝1,Vo＝Vin/(1-D_boost)。

当输入电压Vout<＝Vin<＝1.1Vout时，则BUCK和BOOST同时工作。Vout＝D_buck*Vin/(1-D_boost)。

控制电路如图2、图3所示，包括型号为UC2843的电压模式控制器IC1和电压模式控制器IC2、BUCK驱动IC、BOOST驱动IC、时钟同步电路和处理器；时钟同步电路控制电压模式控制器IC1和电压模式控制器IC2的驱动同频率同相；电压模式控制器IC1的电压反馈运放的输出Vcomp形成XH_BUCK信号接处理器，电压模式控制器IC2的电压反馈运放的输出Vcomp形成XH_BOOST信号接处理器；电压模式控制器IC1的6号引脚形成信号接BUCK驱动IC，BUCK驱动IC输出分别接开关管Q2和开关管Q3的栅极；电压模式控制器IC2的6号引脚形成信号接BOOST驱动IC，BOOST驱动IC输出分别接开关管Q1和开关管Q4的栅极。

本实施例中，H桥控制电路由两个型号为UC2843的电压模式控制器IC1和IC2组成，其中电压模式控制器IC1控制BUCK电路，电压模式控制器IC2控制BOOST电路。电压模式控制器IC1和电压模式控制器IC2由时钟同步电路控制两个IC的驱动同频率同相。

电压模式控制器UC2843的1脚为电压反馈运放的输出Vcomp，改变UC2843的Vcomp电压即可改变驱动的占空比。UC2843的最大占空比为0.9。

BUCK驱动由使能信号BUCK_DR_ENABLE控制。当BUCK_DR_ENABLE信号为高电平时，使能BUCK驱动，开关管Q2、开关管Q3的驱动受电压模式控制器IC1控制。当BUCK_DR_ENABLE信号为低电平时，开关管Q2常通，开关管Q3常开。

BOOST驱动由使能信号BOOST_DR_ENABLE控制。当BOOST_DR_ENABLE信号为高电平时，使能BOOST驱动，开关管Q1、开关管Q4的驱动受电压模式控制器IC2控制。当BOOST_DR_ENABLE信号为低电平时，开关管Q1常通，开关管Q4常开。

当输入电压Vin>1.1Vbat时，本实施例中,Vbat和Vout相等，为BUCK模式。BUCK_DR_ENABLE为高电平，BOOST_DR_ENABLE信号为低电平，处理器MCU调整MCU_XH_BUCK的电压达到控制UC2843的Vcomp电压，从而得到所要的占空比。根据Vout＝D_buck*Vin,即可得到给电池充电的电压Vbat。

当输入电压Vin<Vbat时，为BOOST模式。BOOST_DR_ENABLE为高电平，BUCK_DR_ENABLE信号为低电平，MCU调整MCU_XH_BOOST的电压达到控制UC2843的Vcomp电压，从而得到所要的占空比。根据Vout＝Vin/(1-D_boost),即可得到给电池充电的电压。

当输入电压为Vbat<＝Vin<＝1.1Vbat时，BUCK和BOOST模式同时工作。BOOST_DR_ENABLE为高电平，BUCK_DR_ENABLE信号也为高电平。处理器MCU调整MCU_XH_BOOST的电压使得BOOST的驱动为固定的占空比0.2。根据公式Vout＝Vin*D_buck/(1-D_boost)＝1.25*Vin*D_buck。MCU调整MCU_XH_BUCK的电压使得BUCK的驱动的占空比在0.8～0.88范围变化，即可得到给电池充电的电压。

Claims (4)

1.一种升降压型光伏充电器，其特征在于：包括由BUCK变换器和BOOST变换器组成的H桥电路；输入电压Vin从H桥电路的输入端输入，H桥电路输出设定的充电电压Vout接电池；

还包括控制电路，所述的控制电路检测输入电压Vin，将输入电压Vin与设定的输出电压Vo相比较的比较电路，当输入电压Vin>1.1Vo时，只启动BUCK变换器；当输入电压Vin<Vo时，只启动BOOST变换器；当输入电压Vo<＝Vin<＝1.1Vo时，则BUCK变换器和BOOST变换器同时工作。

2.根据权利要求1所述的升降压型光伏充电器，其特征在于：所述的H桥电路包括开关管Q2和开关管Q3、开关管Q1和开关管Q4、电感L1以及电解电容E2；

输入电压Vin接开关管Q2的漏极、开关管Q2的源极接开关管Q3的漏极，开关管Q3的源极接电解电容E2的阴极，开关管Q2和开关管Q3的栅极分别接控制电路，形成H桥电路的BUCK变换器；

电解电容E2的阳极接开关管Q1的漏极、开关管Q1的源极接开关管Q4的漏极，开关管Q4的源极接电解电容E2的阴极，开关管Q,1和开关管Q4的栅极分别接控制电路，形成H桥电路的BOOST变换器；

开关管Q2的源极与开关管Q3的漏极之间引出线接电感L1的一端，电感L1的另一端接由开关管Q1的源极和开关管Q4的漏极之间的引出线；

所述的电解电容E1两端形成设定的输出电压Vout。

3.根据权利要求2所述的升降压型光伏充电器，其特征在于：在控制电路与开关管Q2、开关管Q3、开关管Q1和开关管Q4的栅极之间分别设置有电阻R3、电阻R17、电阻R4、电阻R18；在开关管Q2、开关管Q3、开关管Q1和开关管Q4的栅极与源极之间分别设置有电阻R6、电阻R21、电阻R7、电阻R22。

4.根据权利要求2所述的升降压型光伏充电器，其特征在于：所述的控制电路包括型号为UC2843的电压模式控制器IC1和电压模式控制器IC2、BUCK驱动IC、BOOST驱动IC、时钟同步电路和处理器；

所述的时钟同步电路控制电压模式控制器IC1和电压模式控制器IC2的驱动同频率同相；

电压模式控制器IC1的电压反馈运放的输出Vcomp形成XH_BUCK信号接处理器，电压模式控制器IC2的电压反馈运放的输出Vcomp形成XH_BOOST信号接处理器；

电压模式控制器IC1的6号引脚形成信号接BUCK驱动IC，BUCK驱动IC输出分别接开关管Q2和开关管Q3的栅极；

电压模式控制器IC2的6号引脚形成信号接BOOST驱动IC，BOOST驱动IC输出分别接开关管Q1和开关管Q4的栅极。