CN208581079U - 一种太阳能电源转换器的防电池反接保护电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种太阳能电源转换器的防电池反接保护电路，包括：光伏阵列、电源转换器和蓄电池，所述光伏阵列通过所述电源转换器对所述蓄电池充电；还包括：反接保护电路、正极接线端和负极接线端。电源转换器的第一输入端与光伏阵列的输出端相连，电源转换器的第一输出端与所述反接保护电路的第一输入端相连，电源转换器的第二输出端与所述反接保护电路的第二输入端相连。所述反接保护电路的第一输出端与正极接线端相连，所述反接保护电路的第二输出端与负极接线端相连。所述反接保护电路用于导通或断开所述电源转换器与所述蓄电池的电连接。本实用新型能提高太阳能电源对蓄电池充电的安全性，降低保护电路的复杂性和成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及电池充电保护技术领域，尤其涉及一种太阳能电源转换器的防电池反接保护电路。
背景技术
太阳能是最清洁能源之一，光伏电池可以把太阳能转换为电能，并通过太阳能电源转换器把电能储存到蓄电池中，太阳能电源转换器在给蓄电池充电过程中会用到防止蓄电池接反的保护电路设计，以防止蓄电池接反后对太阳能电源转换器造成不利影响。
传统的太阳能电源转换器一般选用专用芯片来进行对蓄电池的反接保护，首先对输入的蓄电池电压进行采样，然后通过程序判断输入电压的极性，如果输入电压极性正确那么就控制相应的开关器件导通；如果电压极性相反就控制开关器件断开，这样就可以有效保护蓄电池反接对光伏控制器造成损坏。但是这种保护措施需要在电路中增加芯片，还需要进行软件编程，增加了电路的复杂性，也提高了成本。
实用新型内容
本实用新型提供一种太阳能电源转换器的防电池反接保护电路，解决现有太阳能转换器的防电池反接的保护电路采用芯片检测电池极性来实现，存在电路复杂和成本高的问题。能提高太阳能电源对蓄电池充电的安全性，降低保护电路的复杂性和成本。
为实现以上目的，本实用新型提供以下技术方案：
一种太阳能电源转换器的防电池反接保护电路，包括：光伏阵列、电源转换器和蓄电池，所述光伏阵列通过所述电源转换器对所述蓄电池充电；还包括：反接保护电路、正极接线端和负极接线端；
所述电源转换器的第一输入端与所述光伏阵列的输出端相连，所述电源转换器的第一输出端与所述反接保护电路的第一输入端相连，所述电源转换器的第二输出端与所述反接保护电路的第二输入端相连；
所述反接保护电路的第一输出端与正极接线端相连，所述反接保护电路的第二输出端与负极接线端相连；
在所述蓄电池的正极与所述正极接线端相连，且所述蓄电池的负极与所述负极接线端相连时，所述反接保护电路导通所述电源转换器与所述蓄电池的电连接；
在所述蓄电池的正极与所述负极接线端相连，且所述蓄电池的负极与所述正极接线端相连时，所述反接保护电路断开所述电源转换器与所述蓄电池的电连接。
优选的，所述反接保护电路包括：PNP三极管、NMOS管、第一电阻、第二电阻和第三电阻；
所述PNP三极管的集电极与所述NMOS管的栅极相连，所述PNP三极管的基极与所述负极接线端相连，所述PNP三极管的发射极分别与所述第一电阻的一端和所述第二电阻的一端相连；
所述第一电阻的另一端作为所述反接保护电路的第一输入端，所述第一电阻的另一端还与所述正极接线端相连；
所述第二电阻另一端与所述负极接线端相连；
所述NMOS管的源极作为所述反接保护电路的第二输入端，所述 NMOS管的漏极与所述负极接线端相连；
所述第三电阻串接在所述NMOS管的源极与所述NMOS管的栅极之间。
优选的，还包括：反接报警电路；
所述反接报警电路的第一输入端与所述正极接线端相连，所述反接报警电路的第二输入端与所述负极接线端相连；
在所述蓄电池的正极与所述负极接线端相连，且所述蓄电池的负极与所述正极接线端相连时，所述反接报警电路发送报警信号。
优选的，所述反接报警电路包括：光电耦合器；
所述光电耦合器的发光二极管端串接在所述负极接线端与所述正极接线端之间；
在所述蓄电池的正极与所述负极接线端相连，且所述蓄电池的负极与所述正极接线端相连时，所述光电耦合器的发光二极管点亮，以使所述光电耦合器输出报警电平信号。
优选的，所述反接报警电路还包括：继电器；
所述继电器的线圈端串接在所述负极接线端与电源地之间，所述继电器的输入端与电源地相连；
在所述蓄电池的正极与所述负极接线端相连时，所述继电器的线圈端通电，使所述继电器的输出端输出报警电平信号。
优选的，所述反接报警电路还包括：报警控制器和蜂鸣器；
所述报警控制器的输入端与所述光电耦合器或所述继电器的输出端相连，所述报警控制器的输出端与所述蜂鸣器相连；
在所述报警控制器接收到所述报警电平信号时，所述报警控制器输出高电平，以使所述蜂鸣器鸣叫报警。
优选的，所述报警控制器为单片机。
优选的，所述电源转换器的第二输入端与所述光电耦合器或所述继电器的输出端相连，在所述电源转换器接收到所述报警电平信号时，所述电源转换器停止对所述蓄电池的充电。
优选的，还包括：电量检测模块；
所述电量检测模块的输出端与所述电源转换器的第三输入端相连，所述电量检测模块用于检测所述蓄电池的电量值并反馈；
在所述电量值大于设定电量阈值时，所述电源转换器停止对所述蓄电池的充电。
优选的，所述电量检测模块为电量传感器。
本实用新型提供一种太阳能电源转换器的防电池反接保护电路，在反接保护电路中在蓄电池反接时断开电源转换器与蓄电池之间的电连接，在蓄电池正确连接时，导通电源转换器与蓄电池之间的电连接。解决现有太阳能转换器的防电池反接的保护电路采用芯片检测电池极性来实现，存在电路复杂和成本高的问题。能提高太阳能电源对蓄电池充电的安全性，降低保护电路的复杂性和成本。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型的具体实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1：是本实用新型提供的一种太阳能电源转换器的防电池反接保护电路结构示意图；
图2：是本实用新型提供的一种反接保护电路示意图。
附图标记
11 光伏阵列
Q1 PNP三极管
Q2 NMOS管
R1 第一电阻
R2 第二电阻
R3 第三电阻
R4 第四电阻
K1 光电耦合器
VOUT+ 电源转换器的第一输出端
VOUT- 电源转换器的第二输出端
BAT+ 正极接线端
BAT- 负极接线端
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型实施例的方案，下面结合附图和实施方式对本实用新型实施例作进一步的详细说明。
针对当前太阳能电源转换器给蓄电池充电过程中，电池反接保护电路常采用专用芯片对蓄电池的电压进行检测以判断极性，如果电压极性相反就控制开关器件断开，这种保护措施需要软件编程，增加电路的复杂性，也提高了电路成本。同时，在一个小功率充电时，常采用二极管防止反相充电电流，但该方式对于大功率充电，可能会造成二极管烧坏使反接保护电路失效。本实用新型提供一种太阳能电源转换器的防电池反接保护电路，在反接保护电路中采用三极管控制MOS管的导通或断开，实现在蓄电池反接时断开电源转换器与蓄电池之间的电连接。解决现有太阳能转换器的防电池反接的保护电路采用芯片检测电池极性来实现，存在电路复杂和成本高的问题。能提高太阳能电源对蓄电池充电的安全性，降低保护电路的复杂性和成本。
如图1所示，一种太阳能电源转换器的防电池反接保护电路，包括：光伏阵列、电源转换器和蓄电池，所述光伏阵列通过所述电源转换器对所述蓄电池充电；还包括：反接保护电路、正极接线端BAT+和负极接线端 BAT-。所述电源转换器的第一输入端与所述光伏阵列的输出端相连，所述电源转换器的第一输出端VOUT+与所述反接保护电路的第一输入端相连，所述电源转换器的第二输出端VOUT-与所述反接保护电路的第二输入端相连。所述反接保护电路的第一输出端与正极接线端BAT+相连，所述反接保护电路的第二输出端与负极接线端BAT-相连。在所述蓄电池的正极与所述正极接线端BAT+相连，且所述蓄电池的负极与所述负极接线端BAT-相连时，所述反接保护电路导通所述电源转换器与所述蓄电池的电连接。在所述蓄电池的正极与所述负极接线端BAT-相连，且所述蓄电池的负极与所述正极接线端BAT+相连时，所述反接保护电路断开所述电源转换器与所述蓄电池的电连接。
具体地，所述光伏阵列用于将太阳能转化为电能，所述电源转换器将光伏阵列产生的电流汇集和调压输出。在电源转换器与蓄电池连接正确时，反接保护电路导通电源转换器与所述蓄电池的电连接；在蓄电池反接时，反接保护电路断开电源转换器与所述蓄电池的电连接。使反接保护电路能根据蓄电池与正极接线端和负极接线端的连接情况，使电路导通或断开来保护充电的极性正确，能提高太阳能的电池充电的安全性，降低电路的成本。
如图2所示，所述反接保护电路包括：PNP三极管Q1、NMOS管、第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3。所述PNP三极管Q1的集电极与所述NMOS管Q2的栅极相连，所述PNP三极管Q1的基极与所述负极接线端BAT-相连，所述PNP三极管Q1的发射极分别与所述第一电阻R1的一端和所述第二电阻R2的一端相连。所述第一电阻R1的另一端作为所述反接保护电路的第一输入端，所述第一电阻R1的另一端还与所述正极接线端BAT+相连。所述第二电阻R2另一端与所述负极接线端BAT-相连。所述NMOS管Q2的源极作为所述反接保护电路的第二输入端，所述NMOS 管Q2的漏极与所述负极接线端相连。所述第三电阻R3串接在所述NMOS 管Q2的源极与所述NMOS管Q2的栅极之间。
在实际应用中，当电源转换器与蓄电池连接正确时，PNP三极管Q1 的发射极比基极电压高，PNP三极管Q1正向导通，此时NMOS管Q2的门极电压比源极电压高，驱动NMOS管Q2正向导通，使电源转换器输出电源对蓄电池进行充电。当蓄电池接反后，蓄电池的正极与PNP三极管的基极连通，使PNP三极管Q1的发射极比基极电压低，进而PNP三极管 Q1截止，此时，NMOS管Q2的门极电压比源极电压低，则NMOS管Q2 关断输出，使电源转换器与蓄电池的电连接断开，以停止蓄电池充电。同时。这种反接保护电路能应用于大功率电源输出的充电电路中，提高电池充电的安全性。
进一步，该电路还包括：反接报警电路。所述反接报警电路的第一输入端与所述正极接线端相连，所述反接报警电路的第二输入端与所述负极接线端相连。在所述蓄电池的正极与所述负极接线端相连，且所述蓄电池的负极与所述正极接线端相连时，所述反接报警电路发送报警信号。
如图2所示，所述反接报警电路包括：光电耦合器K1。所述光电耦合器K1的发光二极管端串接在所述负极接线端与所述正极接线端之间。在所述蓄电池的正极与所述负极接线端相连，且所述蓄电池的负极与所述正极接线端相连时，所述光电耦合器的发光二极管点亮，以使所述光电耦合器输出报警电平信号。
具体地，光电耦合器的次级元件的一端可以与电源地或基准电源相连，次级元件的另一端作为光电耦合器的输出端。光电耦合器的输出端可以与电源转换器的使能端相连，在光电耦合器的输出端输出报警电平信号时，电源转换器通过使能端接收报警电平信号，进而触发电源转换器对电池反接报警的动作。在次级元件与电源地相连时，光电耦合器导通时，输出的报警电平信号为低电平信号；在次级元件与基准电源相连时，光电耦合器导通时，输出的报警电平信号为高电平信号。需要注意的是，在光电耦合器的发光二极管端与所
述正极接线端之间可以串接一个第四电阻R4，作为保护电阻。
在另一实施例中，所述反接报警电路还包括：继电器。所述继电器的线圈端串接在所述负极接线端与电源地之间，所述继电器的输入端与电源地相连。在所述蓄电池的正极与所述负极接线端相连时，所述继电器的线圈端通电，使所述继电器的输出端输出报警电平信号。
具体地，在继电器闭合时，继电器输出端输出的报警电平信号为低电平信号。需要说明的是，如果继电器的输入端与基准电源相连，则继电器闭合时，继电器输出端输出的报警电平信号为高电平信号。具体报警电平信号是高电平还是低电平，以实际需要决定。
进一步，所述反接报警电路还包括：报警控制器和蜂鸣器。所述报警控制器的输入端与所述光电耦合器或所述继电器的输出端相连，所述报警控制器的输出端与所述蜂鸣器相连。在所述报警控制器接收到所述报警电平信号时，所述报警控制器输出高电平，以使所述蜂鸣器鸣叫报警。
在实际应用中，所述报警控制器为单片机。在报警控制器接收到光电耦合器或继电器发送的报警电平信号，控制蜂鸣器鸣叫，以提醒蓄电池与电源转换器的连接是错误的。
进一步，所述光电耦合器或所述继电器的输出端与所述电源转换器的第二输入端相连，在所述电源转换器接收到所述报警电平信号时，所述电源转换器停止对所述蓄电池的充电。
具体地，电源转换器接收反接报警电路反馈的电平信号，在蓄电池反接时，电源转换器断开与蓄电池的电连接，使电源转换器停止对蓄电池充电。在蓄电池纠正连接后，电源转换器的第二输入端没有接收到报警电平信号时，则重新开始导通电源转换器的电源输出，使电源转换器对蓄电池进行充电。需要说明的是，报警电平信号可以是低电平信号，也可以是高电平信号。
该电路还包括：电量检测模块。所述电量检测模块的输出端与所述电源转换器的第三输入端相连，所述电量检测模块用于检测所述蓄电池的电量值并反馈。在所述电量值大于设定电量阈值时，所述电源转换器停止对所述蓄电池的充电。
进一步，所述电量检测模块为电量传感器。
在实际应用中，蓄电池充电时，还需要对蓄电池的电量进行检测，在蓄电池的电量达到设定阈值时，就不需要继续充电，电源转换器可以通过显示模块或语音模块发送提示信息，以提醒作业人员。
本实用新型提供一种太阳能电源转换器的防电池反接保护电路，在反接保护电路中在蓄电池反接时断开电源转换器与蓄电池之间的电连接，在蓄电池正确连接时，导通电源转换器与蓄电池之间的电连接。解决现有太阳能转换器的防电池反接的保护电路采用芯片检测电池极性来实现，存在电路复杂和成本高的问题。能提高太阳能电源对蓄电池充电的安全性，降低保护电路的复杂性和成本。
以上依据图示所示的实施例详细说明了本实用新型的构造、特征及作用效果，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，但本实用新型不以图面所示限定实施范围，凡是依照本实用新型的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本实用新型的保护范围内。
Claims (10)
1.一种太阳能电源转换器的防电池反接保护电路，包括：光伏阵列、电源转换器和蓄电池，所述光伏阵列通过所述电源转换器对所述蓄电池充电；其特征在于，还包括：反接保护电路、正极接线端和负极接线端；
所述电源转换器的第一输入端与所述光伏阵列的输出端相连，所述电源转换器的第一输出端与所述反接保护电路的第一输入端相连，所述电源转换器的第二输出端与所述反接保护电路的第二输入端相连；
所述反接保护电路的第一输出端与正极接线端相连，所述反接保护电路的第二输出端与负极接线端相连；
在所述蓄电池的正极与所述正极接线端相连，且所述蓄电池的负极与所述负极接线端相连时，所述反接保护电路导通所述电源转换器与所述蓄电池的电连接；
在所述蓄电池的正极与所述负极接线端相连，且所述蓄电池的负极与所述正极接线端相连时，所述反接保护电路断开所述电源转换器与所述蓄电池的电连接。
2.根据权利要求1所述的太阳能电源转换器的防电池反接保护电路，其特征在于，所述反接保护电路包括：PNP三极管、NMOS管、第一电阻、第二电阻和第三电阻；
所述PNP三极管的集电极与所述NMOS管的栅极相连，所述PNP三极管的基极与所述负极接线端相连，所述PNP三极管的发射极分别与所述第一电阻的一端和所述第二电阻的一端相连；
所述第一电阻的另一端作为所述反接保护电路的第一输入端，所述第一电阻的另一端还与所述正极接线端相连；
所述第二电阻另一端与所述负极接线端相连；
所述NMOS管的源极作为所述反接保护电路的第二输入端，所述NMOS管的漏极与所述负极接线端相连；
所述第三电阻串接在所述NMOS管的源极与所述NMOS管的栅极之间。
3.根据权利要求1所述的太阳能电源转换器的防电池反接保护电路，其特征在于，还包括：反接报警电路；
所述反接报警电路的第一输入端与所述正极接线端相连，所述反接报警电路的第二输入端与所述负极接线端相连；
在所述蓄电池的正极与所述负极接线端相连，且所述蓄电池的负极与所述正极接线端相连时，所述反接报警电路发送报警信号。
4.根据权利要求3所述的太阳能电源转换器的防电池反接保护电路，其特征在于，所述反接报警电路包括：光电耦合器；
所述光电耦合器的发光二极管端串接在所述负极接线端与所述正极接线端之间；
在所述蓄电池的正极与所述负极接线端相连，且所述蓄电池的负极与所述正极接线端相连时，所述光电耦合器的发光二极管点亮，以使所述光电耦合器输出报警电平信号。
5.根据权利要求4所述的太阳能电源转换器的防电池反接保护电路，其特征在于，所述反接报警电路还包括：继电器；
所述继电器的线圈端串接在所述负极接线端与电源地之间，所述继电器的输入端与电源地相连；
在所述蓄电池的正极与所述负极接线端相连时，所述继电器的线圈端通电，使所述继电器的输出端输出报警电平信号。
6.根据权利要求5所述的太阳能电源转换器的防电池反接保护电路，其特征在于，所述反接报警电路还包括：报警控制器和蜂鸣器；
所述报警控制器的输入端与所述光电耦合器或所述继电器的输出端相连，所述报警控制器的输出端与所述蜂鸣器相连；
在所述报警控制器接收到所述报警电平信号时，所述报警控制器输出高电平，以使所述蜂鸣器鸣叫报警。
7.根据权利要求6所述的太阳能电源转换器的防电池反接保护电路，其特征在于，所述报警控制器为单片机。
8.根据权利要求4或5所述的太阳能电源转换器的防电池反接保护电路，其特征在于，所述光电耦合器或所述继电器的输出端与所述电源转换器的第二输入端相连，在所述电源转换器接收到所述报警电平信号时，所述电源转换器停止对所述蓄电池的充电。
9.根据权利要求1所述的太阳能电源转换器的防电池反接保护电路，其特征在于，还包括：电量检测模块；
所述电量检测模块的输出端与所述电源转换器的第三输入端相连，所述电量检测模块用于检测所述蓄电池的电量值并反馈；
在所述电量值大于设定电量阈值时，所述电源转换器停止对所述蓄电池的充电。
10.根据权利要求9所述的太阳能电源转换器的防电池反接保护电路，其特征在于，所述电量检测模块为电量传感器。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 102299 room a129-1, No. 10, Zhongxing Road, science and Technology Park, Changping District, Beijing Patentee after: DONGTAI HI-TECH EQUIPMENT TECHNOLOGY Co.,Ltd. Address before: 102299 room a129-1, No. 10, Zhongxing Road, science and Technology Park, Changping District, Beijing Patentee before: DONGTAI HI-TECH EQUIPMENT TECHNOLOGY (BEIJING) Co.,Ltd. |
|
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20211102 Address after: Unit 611, unit 3, 6 / F, building 1, yard 30, Yuzhi East Road, Changping District, Beijing 102208 Patentee after: Zishi Energy Co.,Ltd. Address before: 102299 room a129-1, No. 10, Zhongxing Road, science and Technology Park, Changping District, Beijing Patentee before: DONGTAI HI-TECH EQUIPMENT TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
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| TR01 | Transfer of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20190305 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |