CN214100893U - 一种低待机功耗的太阳能草坪灯控制电路 - Google Patents

Abstract

一种低待机功耗的太阳能草坪灯控制电路，包括：低待机耗的控制所述低待机耗的控制芯片，以及开关、电感、可充电电池、太阳能板和输出电容。其通过开关的闭合，同时支持太阳能草坪灯在正常使用情况下，电池电量低于欠压锁定时，具有低待机功耗的特点，可实现长时间待机；也可以在太阳能草坪灯在长时间不用时，可实现极低的待机功耗，同时也不影响正常充电功能。支持电池电压低于欠压锁定阈值时即使光控端电池电压低于光控使能阈值，光控脚的下拉电阻也不会形成放电回路；在电感与控制所述低待机耗的控制芯片开关端口LX端串联开关，可长时间待机，同时也不影响太阳能板对可充电电池的充电性能。

Description

一种低待机功耗的太阳能草坪灯控制电路

技术领域

本实用新型属于照明电路技术领域，涉及一种低待机功耗的太阳能草坪灯控制电路。

背景技术

近年来，太阳能草坪灯的控制所述低待机功耗的控制芯片及方案已经得到广泛的发展和应用，实现了多种功能的使用并且同时兼顾绿色环保，应用于各种环境及场合。

请参阅图1和图2，图1所示为现有技术中的草坪灯控制电路的示意图。图2所示为现有技术中的太阳能草坪灯控制电路在待机时的放电回路示意图。如图1所示，该控制所述低待机耗的控制芯片11(由虚线方框所示)有 5个端口，SOL端、BAT端、LX端、输出端VOUT及接地端GND。其中，太阳能板17的阳极与控制所述低待机耗的控制芯片11的端口SOL端连接，太阳能板17的阴极与连接到地；可充电电池14的正极连接到控制所述低待机耗的控制芯片11的BAT端口，负极连接到地；电感13连接于控制所述低待机耗的控制芯片的BAT与LX端口之间；输出电容15连接于控制所述低待机耗的控制芯片11的输出端VOUT与地之间；太阳能草坪灯16(图中所示为LED)的阳极连接到控制所述低待机耗的控制芯片11的输出端VOUT端，阴极连接到地；开关12连接于控制所述低待机耗的控制芯片11的接地端GND与地之间。

更具体的，控制所述低待机耗的控制芯片11可以包括：控制及驱动模块21、充电PMOS管22、开关NMOS管23、续流PMOS管24及SOL 端口的下拉电阻25；充电PMOS管22及续流PMOS管24的衬底均连接到输出端VOUT。控制及驱动模块21的工作电源为输出端VOUT，下拉电阻 25的作用是用来排除弱光对SOL脚的光控干扰。

更进一步，控制及驱动模块21包括：脉冲频率调制器31、比较及逻辑模块32及驱动模块33。

当SOL端的电压高于0.4V时，控制及驱动模块21输出低电平信号到开关NMOS管23的栅极使其沟道关断，输出低电平信号到续流PMOS管 24的栅极使其沟道导通；当SOL端的电压低于0.4V且BAT高于欠压锁定阈值0.9V时，控制及驱动模块21输出脉冲调频信号到开关NMOS管23的栅极使其开关，输出脉冲调频信号到续流PMOS管24的栅极使其开关，开关NMOS管23与续流PMOS管24导通与关断为互反，从而实现可充电电池14经电感13、续流PMOS管24到输出端VOUT端的升压，电压升至太阳能草坪灯16的导通并达到平衡。

其中，可充电电池14为镍氢电池，其电压典型值为1.2V，当放电至电压值较低时，BAT<0.9V且SOL<0.4V，续流PMOS管沟道关断，输出端 VOUT比BAT还要低一个二极管压降值，充电PMOS管22的栅极无法拉高至BAT电压值，为比BAT还要低一个二极管压降值，充电PMOS管22 导通，可充电电池14经充电PMOS管22的沟道、下拉电阻25到地有放电电流回路，下拉电阻25常用值为25K欧，故此放电回路约为36uA，待机功耗较大，不利于连接电池的长时间待机。

请参阅图3，图3所示为现有技术中的太阳能草坪灯控制电路在待机时的充电回路示意图。为了断开此放电回路，解决长时间待机问题，业界通常可以增加开关12，并选择断开控制所述低待机耗的控制芯片11的接地端 GND与地之间的开关12，但如此一来，当SOL电压高于BAT时，充电回路如图3所示，由于控制所述低待机耗的控制芯片的接地端GND为浮空，充电PMOS管的沟道为高阻关断，充电通路由太阳能板17由充电SOL端口、经充电PMOS管22的高阻沟道到BAT端口，导致充电能力非常弱。

发明内容

为解决的上述技术问题，本实用新型提出一种全新的低待机功耗的太阳能草坪灯控制电路及方法，其支持电池电压低于欠压锁定阈值时即使光控端电池电压低于光控使能阈值，光控脚的下拉电阻也不会形成放电回路；在电感与控制所述低待机耗的控制芯片开关端口LX端串联开关，可长时间待机，同时也不影响太阳能板对可充电电池的充电性能。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种低待机功耗的太阳能草坪灯控制电路，其包括：低待机耗的控制所述低待机耗的控制芯片，以及电感、可充电电池、太阳能板和输出电容；草坪灯连接在输出端VOUT及接地端GND之间；所述低待机耗的控制芯片包括SOL端、BAT端、LX端、输出端VOUT及接地端GND；其中，

所述低待机耗的控制芯片的LX端连接到所述电感的一端，所述电感的另一端连接到所述低待机耗的控制芯片的BAT端，所述BAT端同时也连接到所述可充电电池的正极，所述可充电电池的负极连接到地；所述低待机耗的控制芯片的SOL端连接到所述太阳能板的阳极，所述太阳能板的阴极连接到地；所述低待机耗的控制芯片的VOUT端连接到输出电容正极及所述太阳能草坪灯的阳极，输出电容负极及太阳能草坪灯的阴极连接到地；所述低待机耗的控制芯片的GND端连接到地；

所述低待机耗的控制芯片包括充电模块、升压模块、偏置电流模块、欠压锁定模块和下拉电阻，所述充电模块用于在侦测到所述低待机耗的控制芯片的SOL端及BAT端满足充电条件后，进入充电模式；所述充电模块的输入端接SOL端，所述充电模块的输出端接BAT及所述偏置电流模块的输入端VSUB；所述升压模块的输入端接使能EN端、SOL端及LX端，所述升压模块的输出端接输出端VOUT，所述升压模块用于在满足升压条件后，进入升压模式，并根据低待机耗的控制芯片的LX端、VOUT端的电压调整开关频率；所述偏置电流模块用于产生偏置电流，所述欠压锁定模块用于检测所述低待机耗的控制芯片的BAT端欠压或VOUT端电压低于BAT端时，所述欠压锁定模块204的工作电源为VOUT；所述下拉电阻串联在SOL与接地端GND之间；其中，所述充电模块的充电条件是工作电源为SOL端与BAT端口中电压值较高者，所述升压条件为当低待机耗的控制芯片的BAT 端欠压锁定或SOL端口光控使能时。

进一步地，所述充电模块包括衬底选择模块、比较器和充电P管；所述衬底选择模块的输入端接SOL端及BAT端，所述衬底选择模块的输出端接所述偏置电流模块的输入端VSUB；所述比较器的输入端接SOL端及BAT 端，所述比较器的输出端接到所述充电P管22的栅极；所述充电P管的衬底连接到所述偏置电流模块的输入端VSUB，所述充电P管的源极连接到 SOL，所述充电P管的漏极连接到BAT端。

进一步地，所述偏置电流模块为所述充电模块、升压模块、偏置电流模块和欠压锁定模块提供工作尾电流，所述偏置电流模块的工作电源为衬底选择模块的输出信号VSUB，所述信号VSUB为所述低待机耗的控制芯片的 SOL端与BAT端的电压高者输出的信号。

进一步地，所述升压模块包括逻辑及驱动模块、脉冲频率调制模块、开关N管、续流P管；所述逻辑及驱动模块的输入端接使能EN端、SOL端及所述脉冲频率调制模块的输出端，所述逻辑及驱动模块的输出端连接到开关N管及续流P管；所述开关N管的源极和衬底连接到接地GND端，所述开关N管的漏极连接到LX端；所述续流P管的源极和衬底连接到输出端VOUT，所述续流P管的漏极连接到LX端。

进一步地，所述欠压锁定模块检测芯片的BAT端欠压或VOUT端电压低于BAT端时，常通续流P管，同时关断开关N管。

进一步地，所述的低待机功耗的太阳能草坪灯控制电路，还包括开关，所述低待机耗的控制芯片的LX端连接到所述开关的一端，所述开关的另一端连接到所述电感的一端；当所述开关断开时，所述输出端VOUT的电压为零。

从上述技术方案可以看出，本实用新型的低待机功耗的太阳能草坪灯控制电路，能够有效解决太阳能草坪灯可长时间待机的问题，同时也不影响太阳能板对可充电电池的充电性能的方案。

附图说明

图1所示为现有技术中的草坪灯控制电路的示意图

图2所示为现有技术中的太阳能草坪灯控制电路在待机时的放电回路示意图

图3所示为现有技术中的太阳能草坪灯控制电路在待机时的充电回路示意图

图4所示为本实用新型实施例中低待机功耗的太阳能草坪灯控制电路示意图

图5所示为本实用新型实施例中当开关断开时该低待机功耗的充电时的充电回路示意图

元件标号说明

11 现有技术控制芯片

12 开关

13 电感

14 可充电电池

15 输出电容

16 太阳能草坪灯(或LED草坪灯)

17 太阳能板

21 现有技术控制及驱动模块

22 充电P管

23 开关N管

24 续流P管

25 下拉电阻

31 脉冲频率调制模块

32 比较及逻辑模块

33 驱动模块

101 本实用新型的低待机功耗的控制芯片

201 充电模块

202 升压模块

203 偏置电流模块

204 欠压锁定模块

301 比较器

302 衬底选择模块

401 逻辑及驱动模块

402 脉冲频率调制模块

具体实施方式

下面结合附图1-5，对本实用新型的具体实施方式作进一步的详细说明。

需要说明的是，本实用新型的低待机功耗的太阳能草坪灯控制电路下述两种情况下，实现太阳能草坪灯可长时间待机，同时也不影响太阳能板对可充电电池的充电性能的方案，该两种方案通过一个串接在所述低待机耗的控制芯片的LX端和所述电感之间的开关实现，即：

①、在开关关闭的情况下，太阳能草坪灯在正常使用情况下，电池电量低于欠压锁定时，具有低待机功耗的特点，可实现长时间待机。

具体地，一种低待机功耗的太阳能草坪灯控制电路，其特征在于，包括：低待机耗的控制所述低待机耗的控制芯片，以及电感、可充电电池、太阳能板和输出电容；草坪灯连接在输出端VOUT及接地端GND之间；所述低待机耗的控制芯片包括SOL端、BAT端、LX端、输出端VOUT及接地端GND；其中，

所述低待机耗的控制芯片的LX端连接到所述电感的一端，所述电感的另一端连接到所述低待机耗的控制芯片的BAT端，所述BAT端同时也连接到所述可充电电池的正极，所述可充电电池的负极连接到地；所述低待机耗的控制芯片的SOL端连接到所述太阳能板的阳极，所述太阳能板的阴极连接到地；所述低待机耗的控制芯片的VOUT端连接到输出电容正极及所述太阳能草坪灯的阳极，输出电容负极及太阳能草坪灯的阴极连接到地；所述低待机耗的控制芯片的GND端连接到地；

所述低待机耗的控制芯片包括充电模块、升压模块、偏置电流模块、欠压锁定模块和下拉电阻，所述充电模块用于在侦测到所述低待机耗的控制芯片的SOL端及BAT端满足充电条件后，进入充电模式；所述充电模块的输入端接SOL端，所述充电模块的输出端接BAT及所述偏置电流模块的输入端VSUB；所述升压模块的输入端接使能EN端、SOL端及LX端，所述升压模块的输出端接输出端VOUT，所述升压模块用于在满足升压条件后，进入升压模式，并根据低待机耗的控制芯片的LX端、VOUT端的电压调整开关频率；所述偏置电流模块用于产生偏置电流，所述欠压锁定模块用于检测所述低待机耗的控制芯片的BAT端欠压或VOUT端电压低于BAT端时，所述欠压锁定模块的工作电源为VOUT；所述下拉电阻串联在SOL与接地端 GND之间；其中，所述充电模块的充电条件是工作电源为SOL端与BAT端口中电压值较高者，所述升压条件为当低待机耗的控制芯片的BAT端欠压锁定或SOL端口光控使能时。

②、在开关断开的情况下，即太阳能草坪灯在长时间不用时，在电感与控制所述低待机耗的控制芯片LX开关引脚之间串联一个开关并开路，可实现极低的待机功耗，同时也不影响正常充电功能。

下面通过实施例对该低待机功耗的太阳能草坪灯控制电路的工作原理进行说明。

请参阅图4，图4所示为本实用新型实施例中低待机功耗的太阳能草坪灯控制电路示意图。如图4所示，该低待机功耗的太阳能草坪灯控制电路包括控制芯片101，以及开关12、电感13、可充电电池14、输出电容15、太阳能草坪灯16(图中所示为LED)、太阳能板17；芯片101的LX端连接到开关12，开关12的另一端连接到电感13，电感13的另一端连接到芯片101的BAT端，BAT端同时也连接到可充电电池14的正极，可充电电池14 的负极连接到地；芯片101的SOL端连接到太阳能板17的阳极，太阳能板 17的阴极连接到地；芯片101的VOUT端连接到输出电容15正极及太阳能草坪灯16的阳极，输出电容15负极及太阳能草坪灯16的阴极连接到地；芯片101的GND端连接到地。

该制芯片101包括：充电模块201、升压模块202、偏置电流模块203、欠压锁定模块204，下拉电阻25；5个端口为SOL、BAT、LX、VOUT及 GND；充电模块201的输入信号为SOL，输出信号为BAT及VSUB；升压模块202的输入信号为EN、SOL及LX，输出信号为VOUT；下拉电阻25串联在SOL与GND之间。

更具体的，该充电模块201包括：比较器301、衬底选择模块302、充电P管22；衬底选择模块302的输入信号为SOL及BAT，输出信号为VSUB；比较器301的输入信号为SOL及BAT，输出信号连接到充电P管22的栅极；充电P管22的衬底连接到VSUB信号，源极连接到SOL，漏极连接到 BAT。

充电模块201，用于在侦测到芯片101的SOL及BAT端口满足充电条件后，进入充电模式；充电模块201的工作电源为SOL与BAT端口中电压值较高者。

更具体的，所述升压模块202包括：逻辑及驱动模块401、脉冲频率调制模块402、开关N管23、续流P管24；逻辑及驱动模块401的输入信号为EN、SOL及脉冲频率调制模块402的输出信号，401的输出信号连接到开关N管23及续流P管24；开关N管23的源极和衬底连接到GND，漏极连接到LX；续流P管的源极和衬底连接到VOUT，漏极连接到LX；

升压模块202，用于在满足升压条件后，进入升压模式，并根据芯片101 的LX、VOUT端口的电压调整开关频率，实现升压输出；当芯片101的BAT 端口欠压锁定或SOL端口光控使能时，LX与VOUT端口之间的续流P管 24常通；升压模块202的工作电源为VOUT。

偏置电流模块203，用于产生偏置电流，为其他的模块提供工作尾电流；偏置电流模块203的工作电源为衬底选择模块302的输出信号VSUB，即芯片101的SOL与BAT端口的电压高者；

欠压锁定模块204，用于检测芯片101的BAT端口欠压或VOUT端电压低于BAT端时常通续流P管24，同时关断开关N管23；欠压锁定模块 204的工作电源为VOUT。

如图4所述，开关12一直闭合或者电感直接连接芯片101的BAT与 LX端口时，当SOL端的电压高于0.4V时，升压模块202输出低电平信号到开关N管23的栅极使其关断，输出低电平信号到续流P管24的栅极使其导通；当SOL端的电压低于0.4V且BAT高于欠压锁定阈值0.9V时，逻辑及驱动模块401输出脉冲调频信号到开关N管23的栅极使其开关，输出脉冲调频信号到续流P管的栅极使其开关，开关N管23与续流P管24导通与关断为互反，实现对可充电电池14经电感13、续流P管24到VOUT 端的升压，电压升至太阳能草坪灯16的导通并达到平衡；可充电电池17为镍氢电池，其电压典型值为1.2V，当放电至电压值较低时，BAT<0.9V且SOL<0.4V，充电模块201的工作电源由衬底选择模块302选择为BAT电压，充电P管22的栅极拉高至BAT电压值，充电P管关断，可充电电池14经充电P管22、下拉电阻25到地无放电电流回路，同时续流P管24导通， VOUT与BAT电压值相等，升压模块202的工作电源VOUT等于BAT的电压值，无开关频率无升压，VOUT为低于LED开启电压，实现低待机功耗，连接电池可长时间待机。

请参阅图5，图5所示为本实用新型实施例中当开关断开时该低待机功耗的充电时的充电回路示意图。如图5所示，当只需要充电不需要亮灯功能，甚至于连接电池长时间不需要亮灯时，可将电感13与芯片101的LX端口之间串联一个开关12断开，这样VOUT电压为零，此种情况下只有充电模块 201及偏置电流模块203工作，待机功耗极低，当SOL电压高于BAT时，充电回路如图5所示，充电P管22的沟道为导通，充电通路由太阳能板17 由芯片101的SOL端口、经充电P管22的导通沟道到芯片101的BAT端口，充电回路正常工作。

综上所述，本实用新型通过该供电切换电路，可有效的解决市场上同类产品遇到的该问题，不仅拓展了应用场景中宽度，同时也减少了所述低待机耗的控制芯片的功耗。

以上所述的仅为本实用新型的优选实施例，所述实施例并非用以限制本实用新型的专利保护范围，因此凡是运用本实用新型的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (6)

1.一种低待机功耗的太阳能草坪灯控制电路，其特征在于，包括：低待机耗的控制所述低待机耗的控制芯片，以及电感、可充电电池、太阳能板和输出电容；草坪灯连接在输出端VOUT及接地端GND之间；所述低待机耗的控制芯片包括SOL端、BAT端、LX端、输出端VOUT及接地端GND；其中，

所述低待机耗的控制芯片的LX端连接到所述电感的一端，所述电感的另一端连接到所述低待机耗的控制芯片的BAT端，所述BAT端同时也连接到所述可充电电池的正极，所述可充电电池的负极连接到地；所述低待机耗的控制芯片的SOL端连接到所述太阳能板的阳极，所述太阳能板的阴极连接到地；所述低待机耗的控制芯片的VOUT端连接到输出电容正极及太阳能草坪灯的阳极，所述输出电容负极及所述太阳能草坪灯的阴极连接到地；所述低待机耗的控制芯片的GND端连接到地；

所述低待机耗的控制芯片包括充电模块、升压模块、偏置电流模块、欠压锁定模块和下拉电阻，所述充电模块用于在侦测到所述低待机耗的控制芯片的SOL端及BAT端满足充电条件后，进入充电模式；所述充电模块的输入端接SOL端，所述充电模块的输出端接BAT及所述偏置电流模块的输入端VSUB；所述升压模块的输入端接使能EN端、SOL端及LX端，所述升压模块的输出端接输出端VOUT，所述升压模块用于在满足升压条件后，进入升压模式，并根据低待机耗的控制芯片的LX端、VOUT端的电压调整开关频率；所述偏置电流模块用于产生偏置电流，所述欠压锁定模块用于检测所述低待机耗的控制芯片的BAT端欠压或VOUT端电压低于BAT端时，所述欠压锁定模块（204）的工作电源为VOUT；所述下拉电阻串联在SOL与接地端GND之间；其中，所述充电模块的充电条件是工作电源为SOL端与BAT端口中电压值较高者，所述升压条件为当低待机耗的控制芯片的BAT端欠压锁定或SOL端口光控使能时。

2.根据权利要求1所述的低待机功耗的太阳能草坪灯控制电路，其特征在于，所述充电模块包括衬底选择模块、比较器和充电P管；所述衬底选择模块的输入端接SOL端及BAT端，所述衬底选择模块的输出端接所述偏置电流模块的输入端VSUB；所述比较器的输入端接SOL端及BAT端，所述比较器的输出端接到所述充电P管（22）的栅极；所述充电P管的衬底连接到所述偏置电流模块的输入端VSUB，所述充电P管的源极连接到SOL，所述充电P管的漏极连接到BAT端。

3.根据权利要求2所述的低待机功耗的太阳能草坪灯控制电路，其特征在于，所述偏置电流模块为所述充电模块、升压模块、偏置电流模块和欠压锁定模块提供工作尾电流，所述偏置电流模块的工作电源为衬底选择模块的输出信号VSUB，所述信号VSUB为所述低待机耗的控制芯片的SOL端与BAT端的电压高者输出的信号。

4.根据权利要求1所述的低待机功耗的太阳能草坪灯控制电路，其特征在于，所述升压模块包括逻辑及驱动模块、脉冲频率调制模块、开关N管、续流P管；所述逻辑及驱动模块的输入端接使能EN端、SOL端及所述脉冲频率调制模块的输出端，所述逻辑及驱动模块的输出端连接到开关N管及续流P管；所述开关N管的源极和衬底连接到接地GND端，所述开关N管的漏极连接到LX端；所述续流P管的源极和衬底连接到输出端VOUT，所述续流P管的漏极连接到LX端。

5.根据权利要求4所述的低待机功耗的太阳能草坪灯控制电路，其特征在于，所述欠压锁定模块检测芯片的BAT端欠压或VOUT端电压低于BAT端时，常通续流P管，同时关断开关N管。

6.根据权利要求1-5任意一个所述的低待机功耗的太阳能草坪灯控制电路，其特征在于，还包括开关，所述低待机耗的控制芯片的LX端连接到所述开关的一端，所述开关的另一端连接到所述电感的一端；当所述开关断开时，所述输出端VOUT的电压为零。

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