CN210323851U - 一种太阳能光伏系统的保护控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于光伏太阳能技术领域，提出一种太阳能光伏系统的保护控制电路，包括太阳能光伏板与锂电池，所述太阳能光伏板通过过冲过放保护电路与锂电池连接，所述锂电池与光源板连接，所述过冲过放保护电路、太阳能光伏板及锂电池均与MCU微处理器连接；所述MCU微处理器与驱动恒流电路连接，所述驱动恒流电路与锂电池连接；本实用新型采用MCU微处理器，通过过冲过放保护电路实现锂电池的过冲过放保护，通过驱动恒流电路可实现根据电池容量调整输出功率，同时通过红外接收头和微波感应模块可实现远程遥控，有效节省锂电池的容量，保证锂电池的工作时间。

Description

一种太阳能光伏系统的保护控制电路

技术领域

本实用新型涉及一种控制电路，具体为一种太阳能光伏系统的保护控制电路，属于光伏太阳能技术领域。

背景技术

目前市面上的太阳能控制器普遍存在稳定性较差，充电部分做不好，放电部分不恒流，该方案可以做到充电部分的有效截止且满足大电流充电以及放电部分可以恒流输出，保证LED工作的可靠性。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种太阳能光伏系统的保护控制电路，采用MCU微处理器，通过过冲过放保护电路实现锂电池的过冲过放保护，通过驱动恒流电路可实现根据电池容量调整输出功率，同时通过红外接收头和微波感应模块可实现远程遥控。

为实现以上技术目的，本实用新型采用的技术方案是：一种太阳能光伏系统的保护控制电路，包括太阳能光伏板与锂电池，所述太阳能光伏板通过过冲过放保护电路与锂电池连接，所述锂电池与光源板连接，所述过冲过放保护电路、太阳能光伏板及锂电池均与MCU微处理器连接；所述MCU微处理器与驱动恒流电路连接，所述驱动恒流电路与锂电池连接。

进一步地，还包括红外接收头、微波感应模块及DC-DC升压电路，所述红外接收头、微波感应模块、DC-DC升压电路均与MCU微处理器连接，所述锂电池通过DC-DC升压电路与微波感应模块连接。

进一步地，所述过冲过放保护电路包括二极管D1、二极管D2、开关管M1、开关管M2、三极管Q1、三极管Q2、发光二极管LED3和发光二极管LED4；所述MCU微处理器的第11管脚通过电阻R11与锂电池正极连接，所述锂电池正极接光源板的正极，锂电池负极接地；所述MCU微处理器的第2管脚通过电阻R3与三极管Q2的基极连接，同时通过电阻R4分别与三极管Q2、三极管 Q1的发射极连接，同时三极管Q2、三极管Q1的发射极均接地，所述三极管 Q2的集电极接三极管Q1的基极；所述三极管Q1的集电极通过电阻R5与开关管M1、开关管M2的栅极连接，所述开关管M2的栅极通过电阻R1分别与二极管D1负极、二极管D2的负极、开关管M2的源极、开关管M1的源极连接，所述二极管D1、二极管D2的正极均接太阳能光伏板正极，所述开关管M2和开关管M1的漏极均接锂电池的正极；所述MCU微处理器的第4管脚通过电阻 R7接发光二极管LED3的正极，发光二极管LED3的负极接地，所述MCU微处理器的第6管脚通过电阻R8接发光二极管LED4的正极，发光二极管LED4 的负极接地。

进一步地，还包括低压差线性稳压器U1，所述低压差线性稳压器U1的第1 管脚接地，且第1管脚和第2管脚分别接锂电池的正负极，同时分别接电容C8 的两个极板，低压差线性稳压器U1的第3管脚分别接MCU微处理器的第1管脚、电容C1的一极板、电容C2的一极板，所述电容C1和电容C2的另一极板均接地。

进一步地，所述驱动恒流电路包括三极管Q3、三极管Q4、恒流IC模块 U4、若干驱动恒流IC模块UXn，所述MCU微处理器的第12管脚通过电阻R6 接太阳能光伏板正极，所述MCU微处理器的第11管脚通过电阻R11与锂电池正极连接，同时接光源板的正极，第5管脚通过电阻R12接三极管Q3的基极，所述三极管Q3的发射极接地，集电极通过电阻R15接三极管Q4的基极，所述三极管Q4的基极通过电阻R16与其发射极连接，所述三极管Q4的集电极接恒流IC模块U4的第5管脚、第6管脚，同时通过电阻R17与恒流IC模块U4的第8管脚，同时接驱动恒流IC模块UXn的第2管脚，所述光源板的负极接恒流 IC模块UXn的第5管脚，所述恒流IC模块UXn的第1管脚通过分流电阻RYn 接地，且第5管脚接地，第4管脚通过电阻R19分别与恒流IC模块U4的第1、第2管脚连接，同时恒流IC模块U4的第1、第2管脚接地，所述恒流IC模块 U4的第3、第4管脚均通过电阻R18接恒流IC模块UXn的第4管脚，其中， X＝6、7、8、9、10、11、12……n，Y＝26、27、28、29、30、31、32……n。

进一步地，所述DC-DC升压电路包括升压IC模块U5、三极管Q6、三极管Q7和二极管D5，所述MCU微处理器的第10管脚通过电阻R14接三极管 Q6的基极，所述三极管Q6的发射极接地，集电极通过电阻R21接三极管Q7 的基极，同时通过电阻R22接三极管Q7的发射极，所述三极管Q7的发射极接锂电池的正极，所述三极管Q7的集电极通过并联的电容C9和电容C10后分别接锂电池的负极、升压IC模块U5的第2管脚并接地，同时三极管Q7的集电极接升压IC模块U5的第4管脚、第5管脚，所述升压IC模块U5的第1管脚分别接二极管D5的正极、电感L1的一端，所述电感L1的另一端接三极管Q7的集电极，二极管D5的负极通过电容C11接地，所述升压IC模块U5的第3管脚通过电阻R25接地，同时通过电阻R24与二极管D5的负极连接；

进一步地，所述微波感应模块的VCC端接二极管D5的负极，GND端接升压IC模块U5的第2管脚，同时接地，OUT端通过电阻R23接三极管Q5的基极，所述三极管Q5的发射极通过电阻R20接地，同时通过电阻R13接MCU微处理器的第9管脚，所述三极管Q5的集电极接MCU微处理器的第1管脚。

进一步地，所述红外接收头的VCC端与低压差线性稳压器U3的第3管脚连接，GND端接地，OUT端接MCU微处理器的第8管脚，所述低压差线性稳压器U3的第1管脚接地，第2管脚接锂电池的正极，第3管脚和第1管脚通过并联电容C6和电容C7连接。

从以上描述可以看出，本实用新型的技术效果在于：

1)本实用新型采用MCU微处理器来检测锂电池的电量，通过控制三极管 Q1/Q2，及开关管M1/M2，来控制太阳能光伏板对锂电池充电，同时根据检测的太阳能光伏板的情况，来控制驱动恒流电路，进而使光组件输出电流一致，大大提高了电池的可持续工作时间，避免电池在连续阴雨天光伏板无法对电池充电的情况下，做到365天不灭灯，进而保证了光组件的亮度一致以及提高光源板(发光二极管LED1)的使用寿命；

2)本实用新型采用DC-DC的升压电路7，保证微波感应模块6的供电；通过MCU微处理器3控制NPN三极管Q5/Q6/Q7导通，保证微波感应模块6在待机下的功耗，节省锂电池2的电量，同时保证在有人或物经过的时候，有足够的亮度；

3)低压差线性稳压器U3为红外接收头8的供电提供稳定的电压，当遥控器发射一个信号，红外接收头8接收到信号，输出到MCU微处理器3，MCU微处理器3根据接收的信号，做出调整，可以改变工作模式、开关调节以及各种功能的叠加，不同的工作模式有不同的工作时间以及自动跟着亮灯时间降低功率的方式，随便光组件开始亮灯后，慢慢进入深夜，此时道路上人迹罕见，光组件输出的电流自动降低，可以有效节省电池的容量，保证锂电池2的工作时间。

附图说明

图1是本实用新型的电路原理图。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

根据附图1所示，一种太阳能光伏系统的保护控制电路，包括太阳能光伏板与锂电池，所述太阳能光伏板通过过冲过放保护电路与锂电池连接，所述锂电池与光源板连接，所述过冲过放保护电路、太阳能光伏板及锂电池均与MCU 微处理器连接；所述MCU微处理器与驱动恒流电路连接，所述驱动恒流电路与锂电池连接。

还包括红外接收头、微波感应模块及DC-DC升压电路，所述红外接收头、微波感应模块、DC-DC升压电路均与MCU微处理器连接，所述锂电池通过 DC-DC升压电路与微波感应模块连接。

实施例1：

根据附图1所示，一种太阳能光伏系统的保护控制电路，包括太阳能光伏板、锂电池、MCU微处理器、过冲过放保护电路、驱动恒流电路、微波感应模块、DC-DC升压电路及红外接收头；

所述过冲过放保护电路包括二极管D1、二极管D2、开关管M1、开关管 M2、三极管Q1、三极管Q2、发光二极管LED3和发光二极管LED4；所述MCU 微处理器的第11管脚通过电阻R11与锂电池正极连接，所述锂电池正极接光源板的正极，锂电池负极接地；所述MCU微处理器的第2管脚通过电阻R3与三极管Q2的基极连接，同时通过电阻R4分别与三极管Q2、三极管Q1的发射极连接，同时三极管Q2、三极管Q1的发射极均接地，所述三极管Q2的集电极接三极管Q1的基极；所述三极管Q1的集电极通过电阻R5与开关管M1、开关管M2的栅极连接，所述开关管M2的栅极通过电阻R1分别与二极管D1负极、二极管D2的负极、开关管M2的源极、开关管M1的源极连接，所述二极管D1、二极管D2的正极均接太阳能光伏板正极，所述开关管M2和开关管M1的漏极均接锂电池的正极；所述MCU微处理器的第4管脚通过电阻R7接发光二极管LED3的正极，发光二极管LED3的负极接地，所述MCU微处理器的第6管脚通过电阻R8接发光二极管LED4的正极，发光二极管LED4的负极接地。

还包括低压差线性稳压器U1，所述低压差线性稳压器U1的第1管脚接地，且第1管脚和第2管脚分别接锂电池的正负极，同时分别接电容C8的两个极板，低压差线性稳压器U1的第3管脚分别接MCU微处理器的第1管脚、电容C1 的一极板、电容C2的一极板，所述电容C1和电容C2的另一极板均接地。

所述驱动恒流电路包括三极管Q3、三极管Q4、恒流IC模块U4、若干驱动恒流IC模块UX，所述MCU微处理器的第12管脚通过电阻R6接太阳能光伏板 1正极，所述MCU微处理器的第11管脚通过电阻R11与锂电池2正极连接，同时接光源板的正极，第5管脚通过电阻R12接三极管Q3的基极，所述三极管 Q3的发射极接地，集电极通过电阻R15接三极管Q4的基极，所述三极管Q4 的基极通过电阻R16与其发射极连接，所述三极管Q4的集电极接恒流IC模块U4的第5管脚、第6管脚，同时通过电阻R17与恒流IC模块U4的第8管脚，同时接驱动恒流IC模块UX的第2管脚，所述光源板的负极接恒流IC模块UX 的第5管脚，所述恒流IC模块UX的第1管脚通过分流电阻RY接地，且第5 管脚接地，第4管脚通过电阻R19分别与恒流IC模块U4的第1、第2管脚连接，同时恒流IC模块U4的第1、第2管脚接地，所述恒流IC模块U4的第3、第4 管脚均通过电阻R18接恒流IC模块UX的第4管脚，其中，X＝6、7、8、9、10、 11、12……n，Y＝26、27、28、29、30、31、32……n。

所述DC-DC升压电路包括升压IC模块U5、三极管Q6、三极管Q7和二极管D5，所述MCU微处理器的第10管脚通过电阻R14接三极管Q6的基极，所述三极管Q6的发射极接地，集电极通过电阻R21接三极管Q7的基极，同时通过电阻R22接三极管Q7的发射极，所述三极管Q7的发射极接锂电池的正极，所述三极管Q7的集电极通过并联的电容C9和电容C10后分别接锂电池的负极、升压IC模块U5的第2管脚并接地，同时三极管Q7的集电极接升压IC模块U5 的第4管脚、第5管脚，所述升压IC模块U5的第1管脚分别接二极管D5的正极、电感L1的一端，所述电感L1的另一端接三极管Q7的集电极，二极管D5 的负极通过电容C11接地，所述升压IC模块U5的第3管脚通过电阻R25接地，同时通过电阻R24与二极管D5的负极连接；

所述微波感应模块的VCC端接二极管D5的负极，GND端接升压IC模块 U5的第2管脚，同时接地，OUT端通过电阻R23接三极管Q5的基极，所述三极管Q5的发射极通过电阻R20接地，同时通过电阻R13接MCU微处理器的第 9管脚，所述三极管Q5的集电极接MCU微处理器的第1管脚。

所述红外接收头的VCC端与低压差线性稳压器U3的第3管脚连接，GND 端接地，OUT端接MCU微处理器的第8管脚，所述低压差线性稳压器U3的第 1管脚接地，第2管脚接锂电池的正极，第3管脚和第1管脚通过并联电容C6 和电容C7连接。

本实用新型实施例1中MCU微处理器的型号为FT61F022A，低压差线性稳压器U1选用型号为HT733-1，低压差线性稳压器U3选用型号为HT7133-1，恒流IC模块U4选用的型号为NK8201，升压IC模块U5选用的型号为HM1548B，驱动恒流IC模块U6～U12均选用型号为NK7202C；所述光源板为发光二极管 LED1。

本实用新型的工作原理：本实用新型以MCU微处理器为中心向外延伸，低压差线性稳压器U1负责为MCU微处理器供电的稳压，D1,D2为肖特基二极管，避免电流的反向，防止锂电池的电池组向太阳能光伏板放电，M1,M2为P沟道场效应管，控制充电电流的导通与截止；MCU微处理器的第11管脚为AD脚位，负责检测锂电池的电压，当锂电池的电压达到充满电的饱和电压时，MCU微处理器的第2管脚输出高电平，控制NPN三极管Q2导通，三极管Q2的集电极为低电平，即三极管Q1的基极为低电平，三极管Q1不导通，则开关管M1和 M2的栅极为上拉源极的高电平，VGS<开启值，开关管M1,M2处于截止状态，太阳能光伏板无法对锂电池充电，此时起到了过充保护的作用；

当MCU微处理器的第11管脚检测到锂电池的电压低于一定值时，MCU微处理器的第2管脚开始输出低电平，NPN三极管Q2不导通，三极管Q1的基极为上拉的高电平，三极管Q1导通，开关管M1,M2的栅极处于低电压，VGS>开启值，开关管M1,M2处于导通状态，此时，太阳能光伏板可对锂电池充电；发光二极管LED3为红色充电指示灯，当太阳能光伏板在充电时，MCU微处理器的第4管脚交替输出高低电平，该指示灯闪烁，到达过充点时，第4管脚持续输出高电平，该指示灯常亮；发光二极管LED4为绿色过放指示灯，当MCU微处理器的第11管脚检测到锂电池电压低于一定值时，则认为锂电池的电压已经达到了过放保护点，关闭MCU微处理器的所有输出，MCU微处理器的第6管脚开始交替输出高低电平，发光二极管LED4开始闪烁，表示锂电池已进入亏电状态；

所述MCU微处理器的第12管脚负责检测太阳能光伏板的电压，太阳能光伏板的电压是随着光照的变化而变化，光照越强，太阳能光伏板电压越高，光照越弱，太阳能光伏板电压越低；MCU微处理器的第11管脚检测锂电池的电压，锂电池的电压是随着电池电量的变化而变化，电池的剩余电量越高，则电池电压越高，剩余电量越低，电池的电压越低；当光照低于或高于一定值，即太阳能光伏板电压低于或高于一定值时，或锂电池的电压低于或高于一定值时，MCU 微处理器的第5管脚输出PWM信号，该信号输入NPN三极管Q3的基极，进而通过三极管Q3的集电极控制PNP三极管Q4的基极，通过PNP三极管Q4 的集电极输入给恒流IC模块U4以及驱动恒流IC模块U6～U12，恒流IC模块 U4由于是恒流IC，可以给恒流IC模块U6～U12提供基准电压，保证U6～U12 恒流的稳定性，R26-R32可以改变输出电流，恒流的作用在于即使锂电池2电压在充满电时电压较高的情况下，或是多个阴雨天未充电的情况下，也能保证其光组件输出电流的一致性，大大提高了电池的可持续工作时间，避免电池在连续阴雨天光伏板无法对电池充电的情况下，无法亮灯的情况，做到365天不灭灯，进而保证了光组件的亮度一致以及提高光源板(发光二极管LED1)的使用寿命；

所述微波感应模块需要足够高的电压供电才能保证工作的稳定性，在本实用新型中应用到DC-DC的升压电路，保证微波感应模块的供电；MCU微处理器的第10管脚控制微波感应模块6的供电，当遥控器选择微波模式或者工作到微波感应时间段时，MCU微处理器接收该信息，其的第10管脚输出高电平， NPN三极管Q6导通，进而PNP三极管Q7导通，升压IC模块U5有了供电开始工作，输出升压后的IC给微波感应模块供电，这样可以节省微波感应模块在待机下的功耗，只有在需要其工作的时候才开始工作；同时微波感应模块是利用的多普勒效应，在感应到有人或物移动的时候，输出高电平信号，且有一定延时时间，若人或物一直移动，则一直输出高电平，NPN三极管Q5开始导通，进而MCU微处理器的第9管脚接收到一个高电平，则第5管脚提高输出的PWM 信号，来提高锂电池光组件输出的电流，保证在有人或物经过的时候，有足够的亮度；若一定时间内，没有人或物的移动，则微波感应模块输出低电平，NPN 三极管Q5无法导通，MCU微处理器的第9管脚接收到低电平，则第5管脚降低输出的PWM来降低光组件输出的电流，从而节省锂电池的电量；

所述低压差线性稳压器U3为红外接收头的供电提供稳定的电压，当遥控器发射一个信号，红外接收头接收到信号，输出到MCU微处理器的第8管脚， MCU微处理器根据接收的信号，做出调整，可以改变工作模式、开关调节以及各种功能的叠加，不同的工作模式有不同的工作时间以及自动跟着亮灯时间降低功率的方式，随便光组件开始亮灯后，慢慢进入深夜，此时道路上人迹罕见，光组件输出的电流自动降低，可以有效节省电池的容量，保证锂电池的工作时间。

以上对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种太阳能光伏系统的保护控制电路，包括太阳能光伏板与锂电池，其特征在于，所述太阳能光伏板通过过冲过放保护电路与锂电池连接，所述锂电池与光源板连接，所述过冲过放保护电路、太阳能光伏板及锂电池均与MCU微处理器连接；所述MCU微处理器与驱动恒流电路连接，所述驱动恒流电路与锂电池连接。

2.根据权利要求1所述的一种太阳能光伏系统的保护控制电路，其特征在于：还包括红外接收头、微波感应模块及DC-DC升压电路，所述红外接收头、微波感应模块、DC-DC升压电路均与MCU微处理器连接，所述锂电池通过DC-DC升压电路与微波感应模块连接。

3.根据权利要求1所述的一种太阳能光伏系统的保护控制电路，其特征在于：所述过冲过放保护电路包括二极管D1、二极管D2、开关管M1、开关管M2、三极管Q1、三极管Q2、发光二极管LED3和发光二极管LED4；所述MCU微处理器的第11管脚通过电阻R11与锂电池正极连接，所述锂电池正极接光源板的正极，锂电池负极接地；所述MCU微处理器的第2管脚通过电阻R3与三极管Q2的基极连接，同时通过电阻R4分别与三极管Q2、三极管Q1的发射极连接，同时三极管Q2、三极管Q1的发射极均接地，所述三极管Q2的集电极接三极管Q1的基极；所述三极管Q1的集电极通过电阻R5与开关管M1、开关管M2的栅极连接，所述开关管M2的栅极通过电阻R1分别与二极管D1负极、二极管D2的负极、开关管M2的源极、开关管M1的源极连接，所述二极管D1、二极管D2的正极均接太阳能光伏板正极，所述开关管M2和开关管M1的漏极均接锂电池的正极；所述MCU微处理器的第4管脚通过电阻R7接发光二极管LED3的正极，发光二极管LED3的负极接地，所述MCU微处理器的第6管脚通过电阻R8接发光二极管LED4的正极，发光二极管LED4的负极接地。

4.根据权利要求1所述的一种太阳能光伏系统的保护控制电路，其特征在于：还包括低压差线性稳压器U1，所述低压差线性稳压器U1的第1管脚接地，且第1管脚和第2管脚分别接锂电池的正负极，同时分别接电容C8的两个极板，低压差线性稳压器U1的第3管脚分别接MCU微处理器的第1管脚、电容C1的一极板、电容C2的一极板，所述电容C1和电容C2的另一极板均接地。

5.根据权利要求1所述的一种太阳能光伏系统的保护控制电路，其特征在于：所述驱动恒流电路包括三极管Q3、三极管Q4、若干驱动恒流IC模块UXn，所述MCU微处理器的第12管脚通过电阻R6接太阳能光伏板正极，所述MCU微处理器的第11管脚通过电阻R11与锂电池正极连接，同时接光源板的正极，第5管脚通过电阻R12接三极管Q3的基极，所述三极管Q3的发射极接地，集电极通过电阻R15接三极管Q4的基极，所述三极管Q4的基极通过电阻R16与其发射极连接，所述三极管Q4的集电极接恒流IC模块U4的第5管脚、第6管脚，同时通过电阻R17与恒流IC模块U4的第8管脚，同时接驱动恒流IC模块UXn的第2管脚，所述光源板的负极接恒流IC模块UXn的第5管脚，所述恒流IC模块UXn的第1管脚通过分流电阻RYn接地，且第5管脚接地，第4管脚通过电阻R19分别与恒流IC模块U4的第1、第2管脚连接，同时恒流IC模块U4的第1、第2管脚接地，所述恒流IC模块U4的第3、第4管脚均通过电阻R18接恒流IC模块UXn的第4管脚，其中，X＝6、7、8、9、10、11、12……n，Y＝26、27、28、29、30、31、32……n。

6.根据权利要求2所述的一种太阳能光伏系统的保护控制电路，其特征在于：所述DC-DC升压电路包括升压IC模块U5、三极管Q6、三极管Q7和二极管D5，所述MCU微处理器的第10管脚通过电阻R14接三极管Q6的基极，所述三极管Q6的发射极接地，集电极通过电阻R21接三极管Q7的基极，同时通过电阻R22接三极管Q7的发射极，所述三极管Q7的发射极接锂电池的正极，所述三极管Q7的集电极通过并联的电容C9和电容C10后分别接锂电池的负极、升压IC模块U5的第2管脚并接地，同时三极管Q7的集电极接升压IC模块U5的第4管脚、第5管脚，所述升压IC模块U5的第1管脚分别接二极管D5的正极、电感L1的一端，所述电感L1的另一端接三极管Q7的集电极，二极管D5的负极通过电容C11接地，所述升压IC模块U5的第3管脚通过电阻R25接地，同时通过电阻R24与二极管D5的负极连接。

7.根据权利要求6所述的一种太阳能光伏系统的保护控制电路，其特征在于：所述微波感应模块的VCC端接二极管D5的负极，GND端接升压IC模块U5的第2管脚，同时接地，OUT端通过电阻R23接三极管Q5的基极，所述三极管Q5的发射极通过电阻R20接地，同时通过电阻R13接MCU微处理器的第9管脚，所述三极管Q5的集电极接MCU微处理器的第1管脚。

8.根据权利要求2所述的一种太阳能光伏系统的保护控制电路，其特征在于：所述红外接收头的VCC端与低压差线性稳压器U3的第3管脚连接，GND端接地，OUT端接MCU微处理器的第8管脚，所述低压差线性稳压器U3的第1管脚接地，第2管脚接锂电池的正极，第3管脚和第1管脚通过并联电容C6和电容C7连接。

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