CN210577924U - 一种基于太阳能充电的充电电路及其系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于太阳能充电的充电电路及其系统，充电系统包括充电支路和第一保护开关管，充电支路的输入端连接光伏组件的直流输出端；充电支路的输出端连接电池；第一保护开关管串设于充电支路中，在保护触发时切断充电支路；还包括串设于充电支路中的第二保护开关管、用于采集电池电压的电压采集电路和驱动电路，驱动电路连接电压采集电路和第二保护开关管，用于根据电池电压驱动第二保护开关管。本实用新型通过两个保护开关管的双重保护作用，可以有效的保证充电过程中电池的充电电压不超过安全范围，提高了电池使用的安全性。

Description

一种基于太阳能充电的充电电路及其系统

技术领域

本实用新型涉及一种基于太阳能充电的充电电路及其系统。

背景技术

太阳能作为可再生能源通过太阳能电池板被推广使用，可充电锂电池因其容量大体积小，因此在各供电设备上得到广泛应用，在给其他设备供电时往往降压使用，在使用过程中容易受到天气特别是光照的影响，使得输出的电流、电压波动较大，可充电锂电池的充电电压应低于4.2V恒流充电模式或4.2V恒压充电模式，若超过充电电压超过4.25V，可能会损坏电池。锂电池长时间在这种情况下充电，容易出现容量较小、电池鼓包或失效等不安全、可靠性差的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种基于太阳能充电的充电电路及其系统，以解决充电锂电池组充电过程存在的不安全、可靠性差的问题。

为解决上述技术问题而提供一种基于太阳能充电的充电电路，包括：

充电支路，其输入端用于连接光伏组件的直流输出端；其输出端用于连接电池；

第一保护开关管，串设于所述充电支路中，在保护触发时切断所述充电支路；

还包括：

第二保护开关管，串设于所述充电支路中；

电压采集电路，用于采集电池电压；

驱动电路，连接所述电压采集电路和所述第二保护开关管，用于根据电池电压驱动所述第二保护开关管。

为了解决上述技术问题，本实用新型还提供了一种基于太阳能充电的充电系统，包括：

充电支路，其输入端连接光伏组件的直流输出端；其输出端连接电池；

第一保护开关管，串设于所述充电支路中，在保护触发时切断所述充电支路；

其特征在于，还包括：

第二保护开关管，串设于所述充电支路中；

电压采集电路，用于采集电池电压；

驱动电路，连接所述电压采集电路和所述第二保护开关管，用于根据电池电压驱动所述第二保护开关管。

有益效果是：本实用新型在原来一个保护开关管的基础上，增设一个保护开关管，通过两个保护开关管的双重保护作用，可以有效的保证充电过程中电池的充电电压不超过安全范围，提高了电池使用的安全性。

作为基于太阳能充电的充电支路及其系统的进一步改进，还包括主控单元，主控单元驱动连接所述第二保护开关管。

作为基于太阳能充电的充电支路及其系统的进一步改进，主控单元通过所述驱动电路连接所述第二保护开关管。直接通过驱动电路实现对第二保护开关管的驱动，可以有效的节省成本。

作为基于太阳能充电的充电支路及其系统的进一步改进，所述驱动电路包括驱动开关管，驱动开关管的输出端连接所述第二保护开关管的控制端，驱动开关管的控制端连接所述主控单元和所述电压采集电路。

作为基于太阳能充电的充电支路及其系统的进一步改进，所述电池为锂电池。

附图说明

图1为本实用新型的一级保护的部分充电电路示意图；

图2为本实用新型的二级保护的部分充电电路及其驱动电路示意图一；

图3为本实用新型锂电池组电压的采集电路；

图4为本实用新型的二级保护的部分充电电路及其驱动电路示意图二。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚，下面结合附图及实施例，对本实用新型作进一步的详细说明，但本实用新型的实施方式并不局限于此。

充电系统实施例1：

本实用新型的基于太阳能充电的充电系统，包括光伏组件、充电电路和锂电池组如图1所示。充电电路包括充电支路和第一保护开关，充电支路的输入端连接光伏组件的直流输出端，充电支路的输出端连接锂电池组，光伏组件产生的电能通过充电支路给锂电池组充电。第一保护开关串设在充电支路中，在保护触发时切断充电支路，防止对锂电池组充电时超过阈值电压，以保证锂电池组充电的可靠性。

如图1所示，充电支路上串设的第一开关管为MOS管Q2，直流输出和MOS管Q2的源极连接滤波电容C1的正极，滤波电容C1的负极接地；在滤波电容C1的作用下，提高充电支路上输出电压的稳定性。MOS管Q2的漏极输出连接锂电池组，MOS管Q2的控制端连接电源管理芯片U1的驱动端(DRV引脚)，电源管理芯片U1的驱动端用于驱动MOS管Q2的导通状态，在需要进行充电时，电源管理芯片U1输出控制MOS管Q2导通，在充电过程中检测到锂电池组的电压高于4.2V时，电源管理芯片U1输出控制MOS管Q2关断，实现对锂电池组的保护。在本实施例中，电源管理芯片U1为CN3722。

充电支路上还串设肖特基二极管D1、电感L1和电阻R1，肖特基二极管D1的阳极连接MOS管Q2的漏极，肖特基二极管D1的阴极依次通过电感L1和电阻R1连接锂电池组。肖特基二极管D1的阳极和电感L1的连接点还连接肖特基二极管D3的阴极，肖特基二极管D3的阳极接地。电阻R1两端还并联电阻R4，电源管理芯片U1的充电电流检测正输入端(CSP引脚)和充电电流检测负输入端(BAT引脚)分别连接在并联的电阻R1和电阻R4两端，以检测充电支路上的充电电流。电源管理芯片U1通过外接分压支路检测电池电压，分压支路一端连接在电阻R1和锂电池组之间，另一端直接接地，分压支路上串设分压电阻R10和分压电阻R12，电源管理芯片U1的电压采样端(FB引脚)连接在分压电阻R10和分压电阻R12之间。电容C2并联在锂电池组的两端，电容C2的负极接地，电容C2的正极连接锂电池组正极(BAT)。电源管理芯片U1根据对充电电流和充电电压的检测，自动进行恒流或恒压模式的调节，调制锂电池组的输入电压，使电池充电的输入电压按照设定值进行充电，保证充电电压不超过锂电池组的安全电压值4.2V。

充电系统的充电支路上还串设第二保护开关管，在第二保护开关管的作用下实现充电过程的二级保护，第二保护开关管可以设置光伏组件与第一保护开关管之间，也可以设置在第二保护开关管和锂电池组之间。

在本实施例中，带第二保护开关管的二级保护的部分充电电路如图2所示，第二保护开关管为MOS管Q1，MOS管Q1的源极连接光伏组件直流输出端的正极，MOS管Q1的漏极连接MOS管Q2的源极，MOS管Q1的控制端连接驱动电路的输出端。MOS管Q1的控制端和源极之间并联电阻R3，电阻R3的两端并联电容C3。

驱动电路通过驱动开关管实现对第二保护开关管的控制，驱动开关管为MOS管Q4，MOS管Q4的源极接地，MOS管Q4的漏极通过电阻R9连接MOS管Q1的控制端，MOS管Q4的控制端通过电阻R11连接电压采集电路如图3所示，根据电池电压驱动MOS管Q1，若电池电压信号(PCTR2)为低电平，会使MOS管Q4导通，然后驱动电路输出驱动MOS管Q1导通，若电池电压信号(PCTR2)为高电平，MOS管Q4关断，然后驱动电路输出驱动MOS管Q1关断。

充电系统还包括主控单元，主控单元驱动连接第二保护开关管，主控单元可以通过驱动电路电路驱动控制第二保护开关管，也可以通过推挽电路的方式实现对第二保护开关管的驱动，具体驱动方式不做限制。在本实施例中主控单元通过驱动电路实现对第二保护开关管的驱动。主控单元的输出端的信号(PCTR2)通过电阻R11传递给MOS管Q4。主控单元输出的控制信号(PCTR2)和采集的电池电压信号(PCTR1)均能单独控制MOS管Q4的导通与关断。在本实施例中，主控单元采用STM32系列的芯片进行信号的处理和输出。

锂电池组正极(BAT)通过稳压二极管ZD1、电阻R20和电阻R23接地，电池电压信号(PCTR1)的采集端连接在稳压稳压二极管ZD1和电阻R20之间，电阻R20和电阻R23之间连接主控单元，主控单元根据电压信息输出控制信号(PCTR2)。锂电池组正极(BAT)的电压作为主控单元的电源。

本实用新型主要根据第一保护开关管和第二保护开关管的两级保护，在需要充电时可由主控单元输出控制指令，或者在检测到锂电池组的低电压信号时，通过驱动电路实现第二保护开关管的导通，通过电源管理芯片U1实现驱动第一保护开关管的导通，当锂电池组的充电电压大于4.2V时，通过电源管理芯片U1触发切断第一保护开关管，实现充电支路的关断，保护锂电池组；还可以通过驱动电路驱动控制的第二保护开关管的触发切断实现充电支路的关断，通过第一保护开关管和第二保护开关管的两级保护，能够更加可靠的保证锂电池组的安全。

充电系统实施例2：

本实施例与充电系统实施例1的区别在于，驱动电路可以如图4所示，驱动开关管包括三级管Q12和三极管Q4，三极管Q12的发射极和三极管Q4的发射极均接地，三极管Q4的集电极通过电阻R9连接MOS管Q1的控制端，三极管Q12集电极通过电阻R7连接光伏组件的正极，三极管Q4的基极连接在三极管Q12的集电极与电阻R7之间，三极管Q12的基极与地之间并电阻R8，三极管Q12的集电极通过电阻R11连接电压采集电路。根据电池电压驱动MOS管Q1，若电池电压信号(PCTR1)为低电平，会保持三极管Q4导通，然后驱动电路输出驱动MOS管Q1导通，若电池电压信号(PCTR1)为高电平，三极管Q4关断，然后驱动电路输出驱动MOS管Q1关断。

相对应的，主控单元的输出端的信号(PCTR2)通过电阻R11传递给驱动电路，通过三极管Q12和三极管Q4的导通实现对MOS管Q1的控制。

充电电路实施例：

充电电路包括充电支路、第一保护开关管和第二保护开关管，充电支路的输入端用于连接光伏组件的直流输出端；充电支路的输出端用于连接电池；第一保护开关管和第二保护开关管均串设于充电支路中，在保护触发时切断所述充电支路；根据电池电压通过驱动电路实现对第二保护开关管的驱动，通过电源管理芯片实现对第一保护开关管的驱动。该充电电路的具体电路及控制以在上述实施例中详细介绍，此处不再赘述。

最后应当说明的是，以上实施例仅用于说明本实用新型的技术方案而非对其保护范围的限制，尽管参照上述实施例对本申请进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解，本领域技术人员阅读本申请后依然可对申请的具体实施方式进行种种变更、修改或者等同替换，但这些变更、修改或者等同替换，均在本实用新型的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于太阳能充电的充电电路，包括：

充电支路，其输入端用于连接光伏组件的直流输出端；其输出端用于连接电池；

第一保护开关管，串设于所述充电支路中，在保护触发时切断所述充电支路；

其特征在于，还包括：

第二保护开关管，串设于所述充电支路中；

电压采集电路，用于采集电池电压；

驱动电路，连接所述电压采集电路和所述第二保护开关管，用于根据电池电压驱动所述第二保护开关管。

2.根据权利要求1所述的基于太阳能充电的充电电路，其特征在于，还包括主控单元，主控单元驱动连接所述第二保护开关管。

3.根据权利要求2所述的基于太阳能充电的充电电路，其特征在于，主控单元通过所述驱动电路连接所述第二保护开关管。

4.根据权利要求2或3所述的基于太阳能充电的充电电路，其特征在于，所述驱动电路包括驱动开关管，驱动开关管的输出端连接所述第二保护开关管的控制端，驱动开关管的控制端连接所述主控单元和所述电压采集电路。

5.根据权利要求4所述的基于太阳能充电的充电电路，其特征在于，所述电池为锂电池。

6.一种基于太阳能充电的充电系统，其特征在于，包括：

充电支路，其输入端连接光伏组件的直流输出端；其输出端连接电池；

第一保护开关管，串设于所述充电支路中，在保护触发时切断所述充电支路；

其特征在于，还包括：

第二保护开关管，串设于所述充电支路中；

电压采集电路，用于采集电池电压；

驱动电路，连接所述电压采集电路和所述第二保护开关管，用于根据电池电压驱动所述第二保护开关管。

7.根据权利要求6所述的基于太阳能充电的充电系统，其特征在于，还包括主控单元，主控单元驱动连接所述第二保护开关管。

8.根据权利要求7所述的基于太阳能充电的充电系统，其特征在于，主控单元通过所述驱动电路连接所述第二保护开关管。

9.根据权利要求7或8所述的基于太阳能充电的充电系统，其特征在于，所述驱动电路包括驱动开关管，驱动开关管的输出端连接所述第二保护开关管的控制端，驱动开关管的控制端连接所述主控单元和所述电压采集电路。

10.根据权利要求9所述的基于太阳能充电的充电系统，其特征在于，所述电池为锂电池。

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