CN219980430U - 一种太阳能电池板限压电路和太阳能装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种太阳能电池板限压电路和太阳能装置，包括太阳能电池板、二极管限压组合单元和负载单元；所述太阳能电池板通过所述二极管限压组合单元，将太阳能电池板受太阳光照影响输出的波动电压限定在所述二极管限压组合单元的导通电压范围内。所述二极管限压组合单元的导通电压范围根据所述负载单元的最小工作电压和最大耐压来确定，通过不同颜色、不同个数的所述限压发光二极管组合出相对应的所述二极管限压组合单元的导通电压范围；可以通过观看所述限压发光二极管发光亮度判断太阳能电池板输出电压的强弱。本实用新型解决了太阳能电池板输出电压波动较大的问题，所述限压发光二极管相比现有技术采用稳压芯片成本低，电路实现简单。

Description

一种太阳能电池板限压电路和太阳能装置

技术领域

本实用新型涉及太阳能电池领域，尤其涉及一种太阳能电池板限压电路和太阳能装置。

背景技术

相比于传统供电方式需要铺设线缆，不易维护的缺点；太阳能供电方式以其使用的能源是可再生能源，不会对环境造成污染和不需铺设繁杂的线缆等优点日益走进各电子设备使用场合中，特别是在森林、道路、河流、山川等地区的各种通信、检测和音视频设备应用场合中。但由于太阳能电池板受光照的影响，输出的电压波动很大，需要将太阳能电池板输出的电压稳压后供给负载设备，否则不稳定的电压将对负载设备造成损害。现有技术中，太阳能电池板输出的电压或采用稳压控制电路，或采用稳压芯片进行稳压；此二种方法虽然都能达到稳压的效果，但采用稳压控制电路结构复杂，采用稳压芯片成本高。

与本实用新型相关的现有技术中，如中国专利实用新型专利，专利名称：一种多功能太阳能移动电源，专利号201420151728.X，其公开了一种多功能太阳能移动电源，它解决了现有技术中太阳能移动电源充电时受时间、地域限制的问题。本多功能太阳能移动电源，包括太阳能电池板、防反二极管、蓄电池、太阳能充放电开关、稳压电路以及USB输出端口，所述太阳能电池板连接防反二极管，防反二极管连接蓄电池，蓄电池连接太阳能充放电开关，太阳能充放电开关连接稳压电路，稳压电路连接USB输出接口，多功能太阳能移动电源还包括手摇发电机、整流滤波稳压电路，手摇发电机连接整流滤波稳压电路，整流滤波稳压电路连接稳压电路。本多功能太阳能移动电源充电方式多样、方便实用，尤其适合外出游玩、出差办公等户外场合应急充电需要。本实用新型虽然对太阳能电池板输出电压进行稳压，但采用了稳压芯片，成本较高。

实用新型内容

为此，需要提供一种太阳能电池板限压电路和太阳能装置，解决现有技术中太阳能电池板输出电压波动较大，稳压控制电路复杂或采用稳压芯片成本高等问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种太阳能电池板限压电路和太阳能装置，包括太阳能电池板、二极管限压组合单元和负载单元；所述二极管限压组合单元包括至少一个的限压发光二极管；所述限压发光二极管的负极端与所述二极管限压组合单元的负极端连接，所述二极管限压组合单元的负极端接地，所述二极管限压组合单元的正极端与所述负载单元的电源输入端连接，所述负载单元的电源负极接地，所述太阳能电池板的正极与所述二极管限压组合单元的正极端连接，所述太阳能电池板的负极接地，所述二极管限压组合单元的导通电压值大于所述负载单元的最小电压且小于所述负载单元的最大耐压。

进一步地，还包括开关二极管D1；所述太阳能电池板输出端与所述开关二极管D1的正极端和所述限压发光二极管的正极端连接，所述开关二极管D1的负极端与所述负载单元的电源输入端连接。

进一步地，还包括电池单元；所述负载单元的电源输入端与所述电池单元的电源端一端连接，所述电池单元的另一端接地。

进一步地，所述电池单元为干电池；所述负载单元的电源输入端与所述干电池的正极端连接，所述干电池的负极端接地。

进一步地，所述限压发光二极管的数量为多个，所述多个的限压发光二极管的正极与负极依次首尾相连形成串联连接，串联后的最前面的发光二极管的正极作为所述二极管限压组合单元的正极端，串联后的最后面的发光二极管的负极作为所述二极管限压组合单元的负极端。

进一步地，所述负载单元的工作电压为1.5V，所述二极管限压组合单元的导通电压为1.8V-2.2V，所述太阳能电池板的电压为3V；或者：所述负载单元的工作电压为3V，所述二极管限压组合单元的导通电压为3.6V-4.4V，所述太阳能电池板的电压为4.5V。

本实用新型提供了一种太阳能装置，包括太阳能供电单元和控制器单元；所述太阳能供电单元为本实用新型实施例中任意一项所述太阳能电池板限压电路，所述太阳能电池板限压电路的电源输出端连接所述控制器单元的电源输入端。

进一步地，还包括温湿度检测单元和数据发射单元，所述太阳能电池板限压电路的电源输出端连接所述数据发射单元的电源输入端；所述控制器单元的温度检测输入端和湿度检测输入端分别连接所述温湿度检测单元的温度检测输出端和湿度检测输出端，所述控制器单元的数据信号输出端连接所述数据发射单元的数据信号输入端，所述数据发射单元的输出端为天线。

进一步地，所述控制器单元为处理器芯片U1，所述处理器芯片U1的温度检测引脚和湿度检测引脚分别连接所述温湿度检测单元的温度检测输出端和湿度检测输出端，所述处理器芯片U1的电源输入端连接所述太阳能电池板限压电路的电源输出端，所述处理器芯片U1的数据信号输出引脚连接所述数据发射单元的数据信号输入端。

进一步地，所述数据发射单元包括射频发射芯片U5；所述射频发射芯片U5的电源输入引脚连接所述太阳能电池板限压电路的电源输出端，所述射频发射芯片U5的接地引脚接地，所述射频发射芯片U5的数据信号输入引脚连接所述控制器单元的数据信号输出端，所述射频发射芯片U5的功放输出端与所述太阳能电池板限压电路的电源输出端和天线连接。

区别于现有技术，上述技术方案将太阳能电池板的正极端连接包括至少一个限压发光二极管组成的所述二极管限压组合单元，通过所述二极管限压组合单元，当太阳能电池板的电压高于二极管限压组合单元的导通电压时，则发光二极管会发出更亮的光，消耗更多电能，由于太阳能电池板的带载能力有限，则更多的电能消耗会使得太阳能电池板流向后极的电压下降，最终将太阳能电池板受太阳光照影响输出的波动电压限定在所述二极管限压组合单元的导通电压范围内。所述二极管限压组合单元的导通电压范围根据所述负载单元的最小工作电压和最大耐压来确定，通过不同颜色、不同个数的所述限压发光二极管组合出相对应的所述二极管限压组合单元的导通电压范围；也可以通过观看所述限压发光二极管发光亮度判断太阳能电池板输出电压的强弱。本实用新型通过包括至少一个所述限压发光二极管组成的所述二极管限压组合单元解决了太阳能电池板输出电压波动较大的问题，所述限压发光二极管组合相比现有技术中采用稳压芯片进行稳压成本低，相比现有技术中复杂的稳压控制电路来说，电路实现简单。

附图说明

图1为本实用新型的一公开实施例的模块结构示意图；

图2为本实用新型的另一公开实施例的模块结构示意图；

图3为本实用新型的又一公开实施例的模块结构示意图；

图4为本实用新型的一公开实施例的太阳能电池板限压电路示意图；

图5为本实用新型的另一公开实施例的太阳能电池板限压电路示意图；

图6为本实用新型的一公开实施例的控制器单元电路示意图；

图7为本实用新型的一公开实施例的温湿度检测电路示意图；

图8为本实用新型的一公开实施例的数据发射电路示意图。

附图标记说明：

10、二极管限压组合单元，

20、负载单元，

30、太阳能供电单元，

40、控制器单元，

50、数据发射单元，

60、温湿度检测单元。

具体实施方式

为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中各个位置出现的“实施例”一词并不一定指代相同的实施例，亦不特别限定其与其它实施例之间的独立性或关联性。原则上，在本申请中，只要不存在技术矛盾或冲突，各实施例中所提到的各项技术特征均可以以任意方式进行组合，以形成相应的可实施的技术方案。

除非另有定义，本文所使用的技术术语的含义与本申请所属技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中对相关术语的使用只是为了描述具体的实施例，而不是旨在限制本申请。

在本申请的描述中，用语“和/或”是用于描述对象之间逻辑关系的表述，表示可以存在三种关系，例如A和/或B，表示：存在A，存在B，以及同时存在A和B这三种情况。另外，本文中字符“/”一般表示前后关联对象是一类“或”的逻辑关系。

在本申请中，诸如“第一”和“第二”之类的用语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何实际的数量、主次或顺序等关系。

在没有更多限制的情况下，在本申请中，语句中所使用的“包括”、“包含”、“具有”或者其他类似的表述，意在涵盖非排他性的包含，这些表述并不排除在包括所述要素的过程、方法或者产品中还可以存在另外的要素，从而使得包括一系列要素的过程、方法或者产品中不仅可以包括那些限定的要素，而且还可以包括没有明确列出的其他要素，或者还包括为这种过程、方法或者产品所固有的要素。

与《审查指南》中的理解相同，在本申请中，“大于”、“小于”、“超过”等表述理解为不包括本数；“以上”、“以下”、“以内”等表述理解为包括本数。此外，在本申请实施例的描述中“多个”的含义是两个以上(包括两个)，与之类似的与“多”相关的表述亦做此类理解，例如“多组”、“多次”等，除非另有明确具体的限定。

在本申请实施例的描述中，所使用的与空间相关的表述，诸如“中心”“纵向”“横向”“长度”“宽度”“厚度”“上”“下”“前”“后”“左”“右”“竖直”“水平”“垂直”“顶”“底”“内”“外”“顺时针”“逆时针”“轴向”“径向”“周向”等，所指示的方位或位置关系是基于具体实施例或附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请的具体实施例或便于读者理解，而不是指示或暗示所指的装置或部件必须具有特定的位置、特定的方位、或以特定的方位构造或操作，因此不能理解为对本申请实施例的限制。

除非另有明确的规定或限定，在本申请实施例的描述中，所使用的“安装”“相连”“连接”“固定”“设置”等用语应做广义理解。例如，所述“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体设置；其可以是机械连接，也可以是电连接，也可以是通信连接；其可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；其可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本申请所属技术领域的技术人员而言，可以根据具体情况理解上述用语在本申请实施例中的具体含义。

请参阅图1到图7，本实施例提供一种太阳能电池板限压电路，包括太阳能电池板、二极管限压组合单元10和负载单元20；所述二极管限压组合单元10包括至少一个的限压发光二极管；所述限压发光二极管的负极端与所述二极管限压组合单元10的负极端连接，所述二极管限压组合单元10的负极端接地，所述二极管限压组合单元10的正极端与所述负载单元20的电源输入端连接，所述负载单元20的电源负极接地，所述太阳能电池板的正极与所述二极管限压组合单元10的正极端连接，所述太阳能电池板的负极接地，所述二极管限压组合单元10的导通电压值大于所述负载单元20的最小电压且小于所述负载单元20的最大耐压。

太阳能电池板的正极端VCCOUT连接包括至少一个限压发光二极管组成的所述二极管限压组合单元10，通过所述二极管限压组合单元10，将太阳能电池板受太阳光照影响输出的波动电压限定在所述二极管限压组合单元10的导通电压范围内。所述二极管限压组合单元10的导通电压范围根据所述负载单元20的最小工作电压和最大耐压来确定，通过不同颜色、不同个数的所述限压发光二极管组合出相对应的所述二极管限压组合单元10的导通电压范围；可以通过观看所述限压发光二极管发光亮度判断太阳能电池板输出电压的强弱。

本实用新型通过包括至少一个所述限压发光二极管组成的所述二极管限压组合单元10解决了太阳能电池板输出电压波动较大的问题，所述限压发光二极管相比现有技术中采用稳压芯片成本低，相比现有技术中复杂的稳压控制电路来说，电路实现简单，通过观看所述限压发光二极管发光亮度可以直观判断太阳能电池板输出电压的强弱。

进一步地，请参阅2和图4，本实用新型还包括开关二极管D1；所述太阳能电池板输出端VCCOUT与所述开关二极管D1的正极端和所述限压发光二极管的正极端连接，所述开关二极管D1的负极端与所述负载单元20的电源输入端连接。

所述太阳能电池板输出的电压经过所述二极管限压组合单元10限压后，输出的限压电压经过所述开关二极管D1后，提供给所述负载单元20工作电压。

因开关二极管的单向导通特性，所述负载单元20可能产生的反流信号无法通过所述开关二极管D1对所述太阳能电池板产生影响，所述开关二极管D1起到了防反的作用。

某些实施例中，请继续参阅图4，本实用新型还包括电池单元70；所述负载单元20的电源输入端与所述电池单元70的电源端一端连接，所述电池单元70的另一端接地。

所述电池单元70提供备用电源给所述负载单元20。当太阳光照不足的阴雨天或没有光照的晚上，所述太阳能电池板由于接收到的太阳光照不足或没有，无法输出所述负载单元20的工作最低电压时，所述电池单元70提供的电源便可供给所述负载单元20电源。所述电池单元可以是锂电池、干电池或带有控制电路的蓄电池。

所述电池单元70在阴雨天或晚上等光照不足时，提供备用电源给所述负载单元20。

优选实施例中，请继续参阅图4，所述电池单元为干电池；所述负载单元20的电源输入端与所述干电池的正极端连接，所述干电池的负极端接地。

当太阳光照不足的阴雨天或没有光照的晚上，所述太阳能电池板由于接收到的太阳光照不足或没有，无法输出所述负载单元20的工作最低电压时，所述干电池提供的电源便可供给所述负载单元20电源。

干电池具有能量转化率高、供能稳定可靠、可制成各种形状和大小、使用方便、易于维护和可在各种环境下工作等优点。在本实施例中选用干电池作为备用电源，成本低，稳定可靠。

进一步地，请参阅图5，所述限压发光二极管的数量为多个，所述多个的限压发光二极管的正极与负极依次首尾相连形成串联连接，串联后的最前面的发光二极管的正极作为所述二极管限压组合单元10的正极端，串联后的最后面的发光二极管的负极作为所述二极管限压组合单元10的负极端。

所述二极管限压组合单元10的导通电压范围根据所述负载单元20的最小工作电压和最大耐压来确定，由于不同颜色的发光二极管导通电压范围不同，因此，本实施例中，通过不同颜色、不同个数的所述限压发光二极管组合出相对应的所述二极管限压组合单元10的导通电压范围；所述二极管限压组合单元10的导通电压值大于所述负载单元20的最小电压且小于所述负载单元20的最大耐压。

所述限压发光二极管即使多个组合，成本仍比现有技术中的稳压芯片和稳压控制电路低；且利用所述限压发光二极管导通后发光的强弱可以大致判断太阳光照是否足够提供所述负载单元20所需要的工作电压。

进一步地，请参阅图4和图5，本实用新型给出了具体实施例：

某些实施例中，所述负载单元20的工作电压为1.5V，所述二极管限压组合单元10的导通电压为1.8V-2.2V，所述太阳能电池板的电压为3V；

某些实施例中，所述负载单元20的工作电压为3V，所述二极管限压组合单元10的导通电压为3.6V-4.4V，所述太阳能电池板的电压为4.5V。

通过对各种不同颜色发光二极管进行的导通电压测量实验，发现红色发光二极管较其他颜色发光二极管的导通电压范围稳定，且发光强度较其他颜色强，肉眼更容易看清发光二极管的发光强弱。因此本实用新型给出的两个具体实施例中，当所述负载单元20的工作电压为1.5V，所述二极管限压组合单元10的导通电压为1.8V-2.2V，所述太阳能电池板的电压为3V时，所述二极管限压组合单元10采用一个红色所述限压发光二极管LED4；当所述负载单元20的工作电压为3V，所述二极管限压组合单元10的导通电压为3.6V-4.4V，所述太阳能电池板的电压为4.5V时，所述二极管限压组合单元10采用两个红色所述限压发光二极管LED2和LED3。采用一个或多个红色发光二极管来组成所述二极管限压组合单元10，一方面导通电压范围更加稳定，另一方面通过肉眼观看红灯的发光强弱可以直观的看出所述二极管限压组合单元10的导通电压是否足够提供所述负载单元20工作。所述二极管限压组合单元10的导通电压值大于所述负载单元20的最小电压且小于所述负载单元20的最大耐压。

请参阅图3，本实用新型提供了一种太阳能装置，包括太阳能供电单元30和控制器单元40；所述太阳能供电单元30为本实用新型实施例中任意一项所述太阳能电池板限压电路，所述太阳能电池板限压电路的电源输出端V1连接所述控制器单元40的电源输入端。

本实施例中，所述太阳能供电单元30带有上述任意一种太阳能电池板限压电路，确保了不会因为太阳能电池板输出电压波动造成对所述控制器单元40的损坏。

进一步地，请参阅图3，本实用新型，还包括温湿度检测单元60和数据发射单元50，所述太阳能电池板限压电路的电源输出端V1连接所述数据发射单元50的电源输入端V1；所述控制器单元40的温度检测输入端RT和湿度检测输入端RH分别连接所述温湿度检测单元60的温度检测输出端RT和湿度检测输出端RH，所述控制器单元40的数据信号输出端DATA连接所述数据发射单元50的数据信号输入端DATA，所述数据发射单元50的输出端为天线ANT。

本实施例中，所述温湿度检测单元60用于检测温度与湿度；所述数据发射单元50用于将检测到的温度与湿度数据通过天线发射到数据接收端。

带有所述太阳能电池板限压电路的所述数据发射单元50，可以不受地域限制，不用铺设复杂的线缆便可在山区、森林等户外场所进行温湿度检测并通过所述数据发射单元50将数据发射至接收器。

优选实施例中，请参阅图6，所述控制器单元40为处理器芯片U1，所述处理器芯片U1的温度检测引脚RT和湿度检测引脚RH分别连接所述温湿度检测单元60的温度检测输出端RT和湿度检测输出端RH，所述处理器芯片U1的电源输入端V1连接所述太阳能电池板限压电路的电源输出端V1，所述处理器芯片U1的数据信号输出引脚DATA连接所述数据发射单元50的数据信号输入端DATA。

所述处理器芯片U1用于接收所述温湿度检测单元60检测发送的温度与湿度数据，处理温度与湿度数据并将温度与湿度数据发送给所述数据发射单元50。本实用新型中，所述处理器芯片是功耗低、稳定性好、处理性能佳的处理器芯片。

进一步地，请参阅图8，所述数据发射单元50包括射频发射芯片U5；所述射频发射芯片U5的电源输入引脚V1连接所述太阳能电池板限压电路的电源输出端V1，所述射频发射芯片U5的接地引脚接地，所述射频发射芯片U5的数据信号输入引脚DATA连接所述控制器单元40的数据信号输出端DATA，所述射频发射芯片U5的第三引脚功放输出端与所述太阳能电池板限压电路的电源输出端V1和天线ANT连接。

本实施例中，所述射频发射芯片U5用于接收所述控制器单元40发送的数据，并将该数据通过天线ANT发射出去给接收器。

带有所述太阳能电池板限压电路的所述射频发射芯片U5是功耗低、工作稳定、抗干扰能力强的射频发射芯片。可以稳定将所需数据发射给接收器而不受外界干扰。

需要说明的是，尽管在本文中已经对上述各实施例进行了描述，但并非因此限制本实用新型的专利保护范围。因此，基于本实用新型的创新理念，对本文所述实施例进行的变更和修改，或利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接地将以上技术方案运用在其他相关的技术领域，均包括在本实用新型专利的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种太阳能电池板限压电路，其特征在于：包括太阳能电池板、二极管限压组合单元和负载单元；所述二极管限压组合单元包括至少一个的限压发光二极管；所述限压发光二极管的负极端与所述二极管限压组合单元的负极端连接，所述二极管限压组合单元的负极端接地，所述二极管限压组合单元的正极端与所述负载单元的电源输入端连接，所述负载单元的电源负极接地，所述太阳能电池板的正极与所述二极管限压组合单元的正极端连接，所述太阳能电池板的负极接地，所述二极管限压组合单元的导通电压值大于所述负载单元的最小电压且小于所述负载单元的最大耐压。

2.根据权利要求1所述的一种太阳能电池板限压电路，其特征在于：还包括开关二极管D1；所述太阳能电池板输出端与所述开关二极管D1的正极端和所述限压发光二极管的正极端连接，所述开关二极管D1的负极端与所述负载单元的电源输入端连接。

3.根据权利要求1所述的一种太阳能电池板限压电路，其特征在于：还包括电池单元；所述负载单元的电源输入端与所述电池单元的电源端一端连接，所述电池单元的另一端接地。

4.根据权利要求3所述的一种太阳能电池板限压电路，其特征在于：所述电池单元为干电池；所述负载单元的电源输入端与所述干电池的正极端连接，所述干电池的负极端接地。

5.根据权利要求1所述的一种太阳能电池板限压电路，其特征在于：所述限压发光二极管的数量为多个，所述多个的限压发光二极管的正极与负极依次首尾相连形成串联连接，串联后的最前面的发光二极管的正极作为所述二极管限压组合单元的正极端，串联后的最后面的发光二极管的负极作为所述二极管限压组合单元的负极端。

6.根据权利要求1所述的一种太阳能电池板限压电路，其特征在于：所述负载单元的工作电压为1.5V，所述二极管限压组合单元的导通电压为1.8V-2.2V，所述太阳能电池板的电压为3V；或者：所述负载单元的工作电压为3V，所述二极管限压组合单元的导通电压为3.6V-4.4V，所述太阳能电池板的电压为4.5V。

7.一种太阳能装置，其特征在于：包括太阳能供电单元和控制器单元；所述太阳能供电单元为权利要求1到6中的任意一种所述太阳能电池板限压电路，所述太阳能电池板限压电路的电源输出端连接所述控制器单元的电源输入端。

8.根据权利要求7所述的一种太阳能装置，其特征在于：还包括温湿度检测单元和数据发射单元，所述太阳能电池板限压电路的电源输出端连接所述数据发射单元的电源输入端；所述控制器单元的温度检测输入端和湿度检测输入端分别连接所述温湿度检测单元的温度检测输出端和湿度检测输出端，所述控制器单元的数据信号输出端连接所述数据发射单元的数据信号输入端，所述数据发射单元的输出端为天线。

9.根据权利要求8所述的一种太阳能装置，其特征在于：所述控制器单元为处理器芯片U1，所述处理器芯片U1的温度检测引脚和湿度检测引脚分别连接所述温湿度检测单元的温度检测输出端和湿度检测输出端，所述处理器芯片U1的电源输入端连接所述太阳能电池板限压电路的电源输出端，所述处理器芯片U1的数据信号输出引脚连接所述数据发射单元的数据信号输入端。

10.根据权利要求8所述的一种太阳能装置，其特征在于：所述数据发射单元包括射频发射芯片U5；所述射频发射芯片U5的电源输入引脚连接所述太阳能电池板限压电路的电源输出端，所述射频发射芯片U5的接地引脚接地，所述射频发射芯片U5的数据信号输入引脚连接所述控制器单元的数据信号输出端，所述射频发射芯片U5的功放输出端与所述太阳能电池板限压电路的电源输出端和天线连接。