CN217545591U - 一种太阳能充放电控制器的双端反接保护装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及电路保护技术领域，尤其涉及一种太阳能充放电控制器的双端反接保护装置，包括BUCK模块、设置于光电池板正极和负极之间的第一反接检测电路、设置于蓄电池正极和负极之间的第二反接检测电路、设置于光电池板的正极和所述BUCK模块之间且并联在一起的第一防反接二极管和第一受控开关、设置于蓄电池的正极和所述BUCK模块之间且并联在一起的第二防反接二极管和第二受控开关和MCU，由MCU有效识别两端是否反接，以控制受控开关的通断，即使在一端正确供电后，另一端出现错误接入，也能作出正确的判断，从而有效的保证设备安全。

Description

一种太阳能充放电控制器的双端反接保护装置

技术领域

本申请涉及电路保护技术领域，尤其涉及一种太阳能充放电控制器的双端反接保护装置。

背景技术

在直流转直流电子设备中，为了防止输入端正极、负极接反而带来电子产品损坏，通常会在输入端增加防反接保护电路。而作为太阳能充放电控制器，其两端都可能是输入，即接太阳能电池板端和接蓄电池端，当该设备给电池充电时，接蓄电池端为输出，当该设备不在充电模式，而在给负载供电时，接蓄电池端为输入端，故太阳能充放电控制器需要在双端进行反接保护。

而现有技术在进行反接保护时，只能对单端反接保护，当一端输入正常供电后，另一端反接保护失效，若此时后上电一端正负极接反后上电，就会造成自身设备损坏。

实用新型内容

为克服现有技术中的不足，本申请提供一种太阳能充放电控制器的双端反接保护装置。

本申请提供的一种太阳能充放电控制器的双端反接保护装置，包括BUCK模块、以及设置于所述BUCK模块一侧的光电池板和设置于所述BUCK模块另一侧的蓄电池，还包括：

第一反接检测电路，设置于所述光电池板的正极和负极之间；

第二反接检测电路，设置于所述蓄电池的正极和负极之间；

第一防反接电路，设置于所述光电池板的正极和所述BUCK模块之间，包括并联在一起的第一防反接二极管和第一受控开关；

第二防反接电路，设置于所述蓄电池的正极和所述BUCK模块之间，包括并联在一起的第二防反接二极管和第二受控开关；

MCU，与所述BUCK模块连接在一起，由所述BUCK模块提供辅助电源；并且分别与所述第一反接检测电路、所述第二反接检测电路、所述第一受控开关、所述第二受控开关相连接，用于接收所述第一反接检测电路和第二反接检测电路的反馈信号，并根据所述反馈信号控制所述第一受控开关和所述第二受控开关的通断。

在一种可能的实施方式中，所述第一反接检测电路和所述第二反接检测电路均包括隔离光耦，所述隔离光耦的发光二极管的阳极与所述光电池板或所述蓄电池的正极连接，其阴极与所述光电池板或所述蓄电池的负极连接；所述隔离光耦的光敏三极管的射极接地，其集极一路连接工作电压，另一路与所述MCU的对应引脚连接，用于向所述MCU发送高电平或低电平的反馈信号。

在一种可能的实施方式中，所述第一反接检测电路和所述第二反接检测电路还包括续流二极管，所述续流二极管的阳极与所述隔离光耦的发光二极管的阴极相连，所述续流二极管的阴极与所述隔离光耦的发光二极管的阳极相连。

在一种可能的实施方式中，所述第一反接检测电路和所述第二反接检测电路还包括限流电阻，所述限流电阻与所述续流二极管串接于所述光电池板或所述蓄电池的正极和负极之间。

在一种可能的实施方式中，还包括设置于所述光电池板的正极和负极之间的第一电压采样电路，以及设置于所述蓄电池的正极和负极之间的第二电压采样电路，用于采集所述光电池板和所述蓄电池的电压采样信号。

在一种可能的实施方式中，所述第一电压采样电路和所述第二电压采样电路均包括采样电阻，所述MCU与所述采样电阻相连，用于接收所述采样电阻采集的电压采样信号。

在一种可能的实施方式中，所述BUCK模块设置辅助供电电路；其中，所述光电池板或所述蓄电池上电且正负极接入正确时，所述辅助供电电路为所述MCU提供辅助电源。

在一种可能的实施方式中，所述辅助供电电路与所述隔离光耦的光敏三极管的集极相连，向所述光敏三极管提供工作电压。

在一种可能的实施方式中，第一反接检测电路和所述第二反接检测电路还包括上拉电阻，所述隔离光耦的光敏三极管的集极经所述上拉电阻连接工作电压。

在一种可能的实施方式中，所述第一防反接二极管或所述第二防反接二极管为快恢复二极管、超快恢复二极管和肖特基二极管中的一种。

相比现有技术，本申请的有益效果：

本实施例提供的一种太阳能充放电控制器的双端反接保护装置，通过在BUCK模块的两端设置第一反接检测电路、第二反接检测电路，由MCU有效识别是否反接，以控制受控开关的通断，即使在一端正确供电后，另一端出现错误接入，也能作出正确的判断，从而有效的保证设备安全。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本申请一实施例所述太阳能充放电控制器的应用连接示意图；

图2示出了本申请一实施例所述双端反接保护的电路图；

图3示出了本申请一实施例所述反接检测电路的电路图。

主要元件符号说明：

1、光电池板，2、蓄电池，3、负载，4、第一反接检测电路，5、第二反接检测电路。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

如说明书附图1所示，为太阳能充放电控制器应用连接示意图，其中，接光电池板1端为太阳能充放电控制器的PV输入端，其输入为直流电压；接蓄电池2端为太阳能充放电控制器的BAT端，同样为直流电压。当PV输入端电压大于BAT端电压时，太阳能充放电控制器给蓄电池2充电，故BAT端为输出，但当PV端电压不大于BAT端，而LOAD端接有负载，当负载工作时，太阳能充放电控制器通过蓄电池2给负载供电，此时BAT端为输入端，故BAT端既是输出端，也是输入端。所以，为了避免光电池板1、蓄电池2的正极、负极接反而带来电子产品损坏，PV端和BAT端都需要做防反接保护，基于此本申请提供一种太阳能充放电控制器的双端反接保护装置。

如说明书附图2所示，本申请一实施方式提供一种太阳能充放电控制器的双端反接保护装置，包括BUCK模块、第一反接检测电路3、第二反接检测电路4、第一防反接电路、第二防反接电路和MCU。

所述BUCK模块的一侧接光电池板1，另一侧接蓄电池2，其中，PV+和PV-为接光电池板1端正极、负极，BAT+和BAT-为接蓄电池2端正极、负极，所述BUCK模块为降压式DC-DC转换电路，是本领域技术人员所熟知的技术手段，在此不做赘述。

所述第一反接检测电路3，设置于所述光电池板1的正极和负极之间；所述第二反接检测电路4，设置于所述蓄电池2的正极和负极之间；所述第一防反接电路，设置于所述光电池板1的正极和所述BUCK模块之间，包括并联在一起的第一防反接二极管D1和第一受控开关S1；所述第二防反接电路，设置于所述蓄电池2的正极和所述BUCK模块之间，包括并联在一起的第二防反接二极管D2和第二受控开关S2。

所述MCU，与所述BUCK模块连接在一起，由所述BUCK模块提供辅助电源；并且分别与所述第一反接检测电路3、所述第二反接检测电路4、所述第一受控开关S1、所述第二受控开关S2相连接，用于接收所述第一反接检测电路3和第二反接检测电路4的反馈信号，并根据所述反馈信号控制所述第一受控开关S1和所述第二受控开关S2的通断。其中，Cs1为第一受控开关S1的控制信号，Cs2为第二受控开关S2的控制信号。

其中所述第一反接检测电路3和所述第二反接检测电路4一样，在此统称为反接检测电路。如说明书附图3所示，所述反接检测电路包括隔离光耦U1，所述隔离光耦U1的发光二极管的阳极与所述光电池板或所述蓄电池的正极连接，其阴极与所述光电池板或所述蓄电池的负极连接；所述隔离光耦U1的光敏三极管的射极接地，其集极一路连接工作电压，另一路与所述MCU的对应引脚连接，用于向所述MCU发送高电平或低电平的反馈信号MCU_M。进一步的，反接检测电路还包括续流二极管D3、限流电阻R5和上拉电阻R6，所述续流二极管D3的阳极与所述隔离光耦U1的发光二极管的阴极相连，所述续流二极管D3的阴极与所述隔离光耦U1的发光二极管的阳极相连，所述限流电阻R5与续流二极管D3串接于所述光电池板或所述蓄电池的正极和负极之间，所述隔离光耦U1的光敏三极管的集极经所述上拉电阻R6连接工作电压。

当所述光电池板1或所述蓄电池2的正极、负极接入正确时，电流流过续流二极管D3和限流电阻R5，隔离光耦U1不工作，即隔离光耦U1内部的光敏三极管不导通，由于上拉电阻R6的存在，其集极反馈给MCU的MCU_M信号为3.3V，从而MCU判定为未反接；当所述光电池板1或所述蓄电池2的正极、负极接反时，电流流过限流电阻R5和隔离光耦U1内部的发光二极管，使得隔离光耦U1工作，即隔离光耦U1内部的光敏三极管导通，其集极反馈给MCU的MCU_M信号为0V，即低电平，从而MCU判定为反接错误。

需要说明的是，所述BUCK模块内置辅助供电电路，只有在光电池板1或蓄电池2上电且正负极接入正确时，所述辅助供电电路才为MCU提供辅助电源或者为隔离光耦的光敏三极管提供工作电压。所述第一防反接二极管D1或所述第二防反接二极管D2为快恢复二极管、超快恢复二极管和肖特基二极管中的一种。

另外，所述双端反接保护电路还包括第一电压采样电路和第二电压采样电路，用于采集所述光电池板和所述蓄电池的电压采样信号。其中，所述第一电压采样电路包括串接于光电池板正极、负极之间的第一电压采样电阻R1和第二电压采样电阻R2，并且从所述第一电压采样电阻R1和所述第二电压采样电阻R2之间引出光电池板的电压采样信号Upv输入MCU；所述第二电压采样电路包括串接于蓄电池正极、负极之间的第三电压采样电阻R3和第四电压采样电阻R4，并且从所述第三电压采样电阻R3和所述第四电压采样电阻R4至今引出蓄电池的电压采样信号Ubat输入MCU。

本申请提供的一种太阳能充放电控制器的双端反接保护装置，当PV端先上电时，如果PV端输入接反，由于第一防反接二极管D1的作用，截止了反向电流导通，保护了设备不会损坏；如果PV端接入正确，则通过第一防反接二极管D1给BUCK模块供电，为MCU提供电源，此时MCU如果接收到第二反接检测电路的反接故障信号，同时检测BAT端电压为0，则判定BAT端已反接，不可闭合第一受控开关S1和第二受控开关S2，并发出警告信号，保护了设备不会损坏；MCU如果没有接收到第二反接检测电路的反接故障信号，则表示BAT端接入正确，从而确定两端均未反接，控制第一受控开关S1和第二受控开关S2闭合，开始充电。

同样，当BAT端先上电时，如果BAT端输入接反，由于第二防反接二极管D2的作用，截止了反向电流导通，保护了设备不会损坏；如果BAT端接入正确，则通过第二防反接二极管D2给BUCK模块供电，为MCU提供电源，此时MCU如果接收到第一反接检测电路的反接故障信号，同时检测到PV端电压为0，则判定PV端已反接，不可闭合第一受控开关S1和第二受控开关S2，并发出警告信号，保护了设备不会损坏；MCU如果没有接收到第一反接检测电路的反接故障信号，则表示PV端接入正确，从而确定两端均未反接，控制第一受控开关S1和第二受控开关S2闭合，开始充电。

本申请提供的一种太阳能充放电控制器的双端反接保护装置，能同时检测太阳能充放电控制器两端是否反接，从而保证了无论哪端接反，都不会造成设备损坏；同时该电路结构简单，成本较低。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种太阳能充放电控制器的双端反接保护装置，包括BUCK模块、以及设置于所述BUCK模块一侧的光电池板和设置于所述BUCK模块另一侧的蓄电池，其特征在于，还包括：

第一反接检测电路，设置于所述光电池板的正极和负极之间；

第二反接检测电路，设置于所述蓄电池的正极和负极之间；

第一防反接电路，设置于所述光电池板的正极和所述BUCK模块之间，包括并联在一起的第一防反接二极管和第一受控开关；

第二防反接电路，设置于所述蓄电池的正极和所述BUCK模块之间，包括并联在一起的第二防反接二极管和第二受控开关；

MCU，与所述BUCK模块连接在一起，由所述BUCK模块提供辅助电源；并且分别与所述第一反接检测电路、所述第二反接检测电路、所述第一受控开关、所述第二受控开关相连接，用于接收所述第一反接检测电路和第二反接检测电路的反馈信号，并根据所述反馈信号控制所述第一受控开关和所述第二受控开关的通断。

2.根据权利要求1所述一种太阳能充放电控制器的双端反接保护装置，其特征在于，所述第一反接检测电路和所述第二反接检测电路均包括隔离光耦，所述隔离光耦的发光二极管的阳极与所述光电池板或所述蓄电池的正极连接，其阴极与所述光电池板或所述蓄电池的负极连接；所述隔离光耦的光敏三极管的射极接地，其集极一路连接工作电压，另一路与所述MCU的对应引脚连接，用于向所述MCU发送高电平或低电平的反馈信号。

3.根据权利要求2所述一种太阳能充放电控制器的双端反接保护装置，其特征在于，所述第一反接检测电路和所述第二反接检测电路还包括续流二极管，所述续流二极管的阳极与所述隔离光耦的发光二极管的阴极相连，所述续流二极管的阴极与所述隔离光耦的发光二极管的阳极相连。

4.根据权利要求3所述一种太阳能充放电控制器的双端反接保护装置，其特征在于，所述第一反接检测电路和所述第二反接检测电路还包括限流电阻，所述限流电阻与所述续流二极管串接于所述光电池板或所述蓄电池的正极和负极之间。

5.根据权利要求4所述一种太阳能充放电控制器的双端反接保护装置，其特征在于，还包括设置于所述光电池板的正极和负极之间的第一电压采样电路，以及设置于所述蓄电池的正极和负极之间的第二电压采样电路，用于采集所述光电池板和所述蓄电池的电压采样信号。

6.根据权利要求5所述一种太阳能充放电控制器的双端反接保护装置，其特征在于，所述第一电压采样电路和所述第二电压采样电路均包括采样电阻，所述MCU与所述采样电阻相连，用于接收所述采样电阻采集的电压采样信号。

7.根据权利要求6所述一种太阳能充放电控制器的双端反接保护装置，其特征在于，所述BUCK模块设置辅助供电电路；其中，所述光电池板或所述蓄电池上电且正负极接入正确时，所述辅助供电电路为所述MCU提供辅助电源。

8.根据权利要求7所述一种太阳能充放电控制器的双端反接保护装置，其特征在于，所述辅助供电电路与所述隔离光耦的光敏三极管的集极相连，向所述光敏三极管提供工作电压。

9.根据权利要求8所述一种太阳能充放电控制器的双端反接保护装置，其特征在于，第一反接检测电路和所述第二反接检测电路还包括上拉电阻，所述隔离光耦的光敏三极管的集极经所述上拉电阻连接工作电压。

10.根据权利要求9所述一种太阳能充放电控制器的双端反接保护装置，其特征在于，所述第一防反接二极管或所述第二防反接二极管为快恢复二极管、超快恢复二极管和肖特基二极管中的一种。

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