CN220066937U - 一种便携式太阳能充电电路及装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种便携式太阳能充电电路及装置，充电电源通过充电管理芯片进行充电管理，并通过控制开关管的启闭，控制充电回路的启闭。当充电电源的电压足够时，光耦输出控制信号给第三开关管，控制第三开关管和第四开关管导通，电池的负极端接地，正常充电。反之，当充电电压不足或电池反接时，光耦无法输出信号给第三开关管，电池没接地，无法形成充电回路；本实用新型利用光耦、第三开关管和第四开关管组成的电路，解决了现有技术中利用保险丝防反接，保险丝烧毁没及时更换，导致充电电池再次反接时烧毁和利用单片机检测是否反充，控制开关管的开关来启闭充电回路，实现成本较高的问题；本实用新型成本低，不需更换保险丝，实现方式简单。

Description

一种便携式太阳能充电电路及装置

技术领域

本实用新型涉及电池充电保护领域，尤其涉及一种便携式太阳能充电电路及装置。

背景技术

太阳能电池板(Solarpanel)是通过吸收太阳光，将太阳辐射能通过光电效应或者光化学效应直接或间接转换成电能的装置，大部分太阳能电池板的主要材料为“硅”。现有技术中，在户外的时候，可以通过便携式太阳能电池板(可移动的太阳能电池板)产生电能给用电设备供电，为了保存电量，则需要将太阳能电池板与充电电池连接。但便携式太阳能电池板只能在白天或有阳光的情况下工作，这是有能量输出，正向充电；当太阳能电池板无能量输出时，这可能会导致充电电池反向放电。另外，有时会因操作失误将充电电池反接，导致电路损毁。现有技术中，为了避免电池反接现象，通常采用在太阳能板与电池间加装保险丝来防止充电电池反接，以及采用处理器控制开关管来防止反向充电。

与本实用新型相关的现有技术中，如中国专利发明专利，专利名称：一种太阳能充电控制器主电路，专利申请号CN201320086943.1，其公开了一种太阳能充电控制器主电路，它解决了现有技术中充电电池自放电导致的反充和充电电池反接的问题，电路包括单片机控制电路、双重充电保护单元和防反充电单元；在太阳能电池与蓄电池之间串联蓄电池防反接单元。所述的蓄电池防反接单元由保险丝组成。在双重充电保护单元与电流检测单元之间串联防反充电单元，所述的防反充电单元包括开关管Q1、电阻R1和电阻R2，开关管Q1的D极经双重充电保护单元与太阳能电池负极连接，开关管Q1的G极通过电阻R1与单片机控制电路的引脚DO串联，单片机控制电路控制开关管Q1的通断，开关管Q1的G极通过电阻R2连接到开关管Q1的S极，开关管Q1的S极经充电电流检测电路与蓄电池负极连接。

该实用新型虽然解决了充电电池反接和反向充电的问题；但是防反接单元由保险丝组成，若保险丝烧毁，不方便更换或忘记更换，后续再次充电电池反接可能直接烧毁充电电池；而防反充单元利用单片机检测是否反充，控制开关管的开关来开启和关断充电回路，实现成本较高。

实用新型内容

为此，需要提供一种便携式太阳能充电电路及装置，解决现有技术中使用保险丝防止充电电池反接，当保险丝烧毁后，没有及时更换保险丝，后续充电电池再次反接可能烧毁充电电池的问题和使用单片机检测是否反充，控制开关管的开关来开启和关断充电回路，实现成本较高的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种便携式太阳能充电电路，包括充电电源、电池充电管理电路、电池充电启闭电路、电池防自放电与反接保护电路和电池；

所述充电电源为便携式太阳能电池板，所述电池充电管理电路包括充电管理芯片U1、第五开关管和第一电感；所述电池充电启闭电路包括第一开关管和第二开关管；所述电池防自放电与反接保护电路包括第三开关管、第四开关管和光耦U2；

所述充电电源的输出端连接所述充电管理芯片U1的电源输入引脚，所述充电电源的接地端接地，所述充电管理芯片U1的接地引脚接地，所述充电管理芯片U1的充电输出引脚连接所述第二开关管的输入端，所述第五开关管的控制端连接所述充电管理芯片U1的驱动引脚，所述第五开关管的输入端连接所述充电电源的正极输出端，所述第五开关管的输出端连接所述第一电感的一端，所述第一电感的另一端连接所述第二开关管的输入端，所述第二开关管的控制端连接所述第一开关管输出端，所述第二开关管的输出端连接所述电池的正极端，所述第一开关管的控制端连接所述充电电源的输出端，所述第一开关管的接地端接地，所述光耦U2的控制输入脚连接所述充电电源的输出端，所述光耦的接地脚接地，所述光耦的集电极输出端连接所述电池的正极端，所述光耦的发射极输出端连接所述第三开关管的输入端，所述第三开关管的控制端连接所述第四开关管的输出端和所述电池的负极端，所述第三开关管的输出端通过连接第一电阻后连接所述第四开关管的控制端，所述第四开关管的控制端通过连接第二电阻后连接所述第四开关管的输入端，所述第四开关管的输入端接地。

进一步的，所述第二开关管、第三开关管、第四开关管和第五开关管均为场效应管。

进一步的，所述第一开关管为三极管。

进一步的，所述电池充电管理电路还包括电流采样电阻RS1，所述第五开关管的输出端连接所述采样电阻的一端和所述充电管理芯片U1的电流检测引脚，所述采样电阻RS1的另一端与所述充电管理芯片U1的充电输出引脚、所述充电管理芯片U1的电压反馈引脚和所述第二开关管的输入端连接。

进一步的，所述电池充电管理电路还包括第一稳压二极管D1；所述第一稳压二极管D1的正极端连接所述第五开关管的输出端，所述第一稳压二极管D1的负极端连接所述第一电感的一端。

进一步的，所述电池充电管理电路还包括第一充电状态指示灯和第六开关管；所述第一充电状态指示灯连接所述充电电源的输出端，所述第一充电状态指示灯负极端连接所述第六开关管的输入端，所述第六开关管的控制端连接所述充电管理芯片U1的充电状态指示引脚，所述第六开关管的输出端接地。

进一步的，所述电池充电管理电路还包括第二充电状态指示灯；所述第二充电状态指示灯的正极端连接所述充电电源的输出端，所述第二充电状态指示灯的负极端连接所述充电管理芯片U1的充电状态指示引脚。

进一步的，所述充电管理电路还包括第一充电电容；所述第一充电电容的正极端连接所述充电电源的输出端，所述第一充电电容的负极端与所述充电电源连接地。

进一步的，还包括发光二极管；所述发光二极管的负极端连接电池的正极端，所述发光二极管的正极端连接电池的负极端。

本实用新型提供了一种便携式太阳能充电装置，包括太阳能折叠板和电路，所述电路为上述实用新型中任意一项所述的便携式太阳能充电电路，所述电路的电源输入端的正负极分别连接所述太阳能折叠板的电源输出端的正负极。

区别于现有技术，上述技术方案将所述充电电源通过所述充电管理芯片U1进行充电管理，所述充电电源输出端通过控制所述第一开关管控制所述第二开关管的启闭，进而控制充电回路的开启和关断。所述光耦U2的控制端受所述充电电源的输出端电压控制，所述光耦U2的集电极输出端受所述电池的正极电压控制；当所述充电电源的电压足够时，所述光耦输出控制信号给所述第三开关管，控制所述第三开关管导通，进而控制所述第四开关管导通，所述电池的负极端接地，所述电池正常充电。反之，当所述充电电源的电压不足时，所述光耦无法输出控制信号给所述第三开关管，导致最终所述电池的负极端无法接地，无法形成充电回路；另一方面，因所述充电电源的电压不足，导致所述第一开关管和所述第二开关管断开，进一步断开了充电回路。当电池反接时，所述光耦U2的集电极接所述电池负极端，使所述光耦U2无法输出控制信号给所述第三开关管，导致最终所述电池的负极端无法接地，无法形成充电回路。

本实用新型利用所述光耦U2、所述第三开关管和所述第四开关管组成的电池防自放电与反接保护电路，解决了现有技术中利用保险丝组成防反接单元，若保险丝烧毁，不方便更换或忘记更换，后续再次充电电池反接可能直接烧毁充电电池和防反充单元利用单片机检测是否反充，控制开关管的开关来开启和关断充电回路，实现成本较高的问题；本实用新型成本低，不需频繁及时更换熔断的保险丝，实现方式简单。

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结构示意图；

图3为本实用新型的一公开实施例的电池充电管理电路示意图；

图4为本实用新型的一公开实施例的电池充电启闭电路示意图；

图5为本实用新型的一公开实施例电池防自放电与反接保护电路示意图。

附图标记说明：

101、电池充电管理电路，

102、电池充电启闭电路，

103、电池防自放电与反接保护电路。

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5，本实施例提供一种便携式太阳能充电电路，包括充电电源、电池充电管理电路101、电池充电启闭电路102、电池防自放电与反接保护电路103和电池；

所述充电电源为便携式太阳能电池板，所述电池充电管理电路101包括充电管理芯片U1、第五开关管和第一电感；所述电池充电启闭电路102包括第一开关管和第二开关管；所述电池防自放电与反接保护电路103包括第三开关管、第四开关管和光耦U2；

所述充电电源的输出端连接所述充电管理芯片U1的电源输入引脚，所述充电电源的接地端接地，所述充电管理芯片U1的接地引脚接地，所述充电管理芯片U1的充电输出引脚连接所述第二开关管的输入端，所述第五开关管的控制端连接所述充电管理芯片U1的驱动引脚，所述第五开关管的输入端连接所述充电电源的正极输出端，所述第五开关管的输出端连接所述第一电感的一端，所述第一电感的另一端连接所述第二开关管的输入端，所述第二开关管的控制端连接所述第一开关管输出端，所述第二开关管的输出端连接所述电池的正极端，所述第一开关管的控制端连接所述充电电源的输出端，所述第一开关管的接地端接地，所述光耦U2的控制输入脚连接所述充电电源的输出端，所述光耦的接地脚接地，所述光耦的集电极输出端连接所述电池的正极端，所述光耦的发射极输出端连接所述第三开关管的输入端，所述第三开关管的控制端连接所述第四开关管的输出端和所述电池的负极端，所述第三开关管的输出端通过连接第一电阻后连接所述第四开关管的控制端，所述第四开关管的控制端通过连接第二电阻后连接所述第四开关管的输入端，所述第四开关管的输入端接地。

该实施例原理：

充电电源：用来给电池充电的电源。电池充电管理电路101：对电池充电进行智能管理，通过电池充电管理电路，决定什么时候开始以什么模式充电。电池充电启闭电路102：电池需要充电时打开启闭电路，构成充电回路，不需充电时，断开充电回路。电池防自放电与反接保护电路103：防止电池在未充电的情况下自放电导致的反充和电池正负极防反接保护。

所述充电电源通过所述充电管理芯片U1进行充电管理，所述充电电源输出端通过控制所述第一开关管控制所述第二开关管的启闭，进而控制充电回路的开启和关断。所述光耦U2的控制端受所述充电电源的输出端电压控制，所述光耦U2的集电极输出端受所述电池的正极电压控制；当所述充电电源的电压足够时，所述光耦输出控制信号给所述第三开关管，控制所述第三开关管导通，进而控制所述第四开关管导通，所述电池的负极端接地，所述电池正常充电。反之，当所述充电电源的电压不足时，所述光耦无法输出控制信号给所述第三开关管，导致最终所述电池的负极端无法接地，无法形成充电回路；另一方面，因所述充电电源的电压不足，导致所述第一开关管和所述第二开关管断开，进一步断开了充电回路。当电池反接时，所述光耦U2的集电极连接所述电池的负极端，使所述光耦U2无法输出控制信号给所述第三开关管，导致最终所述电池的负极端无法接地，无法形成充电回路。

本实用新型利用所述光耦U2、所述第三开关管和所述第四开关管组成的电池防自放电与反接保护电路，解决了现有技术中利用保险丝组成防反接单元，若保险丝烧毁，不方便更换或忘记更换，后续再次充电电池反接可能直接烧毁充电电池和防反充单元利用单片机检测是否反充，控制开关管的开关来开启和关断充电回路，实现成本较高的问题；本实用新型成本低，不需频繁及时更换熔断的保险丝，实现方式简单。

优选实施例中，请参阅图2到图5，所述第二开关管、第三开关管、第四开关管和和第五开关管均为场效应管。

为了提高开关管的开关速度，提高电池充电效率，降低元器件功耗，本实施例中所述第二开关管、第三开关管、第四开关管和和第五开关管均采用功耗低且开关速度快的场效应管。

进一步的，请参阅图4，所述第一开关管为三极管。

所述第一开关管仅在所述充电电源的电压不够的时候关断，电压足够的时候开启，因此对所述第一开关管的开关频率和开关速度要求不高，所述第一开关管采用成本较低的三极管。

优选实施例中，为了方便设置恒流充电电流和恒压充电电压，请参阅图2，所述电池充电管理电路还包括电流采样电阻RS1，所述第五开关管的输出端连接所述采样电阻RS1的一端和所述充电管理芯片U1的电流检测引脚，所述采样电阻RS1的另一端与所述充电管理芯片U1的充电输出引脚、所述充电管理芯片U1的电压反馈引脚和所述第二开关管的输入端连接。

所述充电管理芯片U1对所述电池的恒流充电电流值可以通过所述充电管理芯片U1的电流检测引脚和充电输出引脚之间连接的所述采样电阻RS1设置。所述充电管理芯片U1的充电输出引脚经过由分压电阻R9和分压电阻R10组成的分压网络后连接所述充电管理芯片U1的电压反馈引脚，所述充电管理芯片U1对所述电池的恒压充电电压值可以通过设置分压电阻值进行设置。

进一步的，为了防止电池电流倒流，请参阅图3，所述电池充电管理电路还包括第一稳压二极管D1；所述第一稳压二极管D1的正极端连接所述第五开关管的输出端，所述第一稳压二极管D1的负极端连接所述第一电感的一端。

当充电电源的电压低于电池电压时，若电池自放电导致反向充电，所述第一稳压二极管可用于阻止反向电流。

进一步的，为了直观了解到所述电池是否充满电，请继续参阅图3，所述电池充电管理电路101还包括第一充电状态指示灯和第六开关管；所述第一充电状态指示灯连接所述充电电源的输出端，所述第一充电状态指示灯负极端连接所述第六开关管的输入端，所述第六开关管的控制端连接所述充电管理芯片U1的充电状态指示引脚，所述第六开关管的输出端接地。

当所述电池充满电时，所述充电管理芯片U1的充电状态指示引脚输出高电平，控制所述第六开关管导通，所述第一充电状态指示灯亮。

进一步的，为了了解到所述电池的充电状态，请继续参阅图3，所述电池充电管理电路还包括第二充电状态指示灯；所述第二充电状态指示灯的正极端连接所述充电电源的输出端，所述第二充电状态指示灯的负极端连接所述充电管理芯片U1的充电状态指示引脚。

当所述电池处于充电状态时，所述充电管理芯片U1的充电状态指示引脚输出低电平信号，所述第二充电状态指示灯亮，表示正在充电。

优选实施例中，为了在所述充电电源不足的情况下维持一段时间对所述电池的充电，请继续参阅图3，所述充电管理电路还包括第一充电电容；所述第一充电电容的正极端连接所述充电电源的输出端，所述第一充电电容的负极端与所述充电电源连接地。

在所述充电电源充足的情况下，所述充电电源一方面给所述电池充电，另一方面给所述第一充电电容充电；当所述充电电源不足且所述电池电量不足时，已经储能好的所述第一充电电容给所述电池继续维持充电一段时间。

优选实施例中，为了提示用户电池反接情况，请参阅图5，还包括发光二极管；所述发光二极管的负极端连接电池的正极端，所述发光二极管的正极端连接电池的负极端。

当所述电池正负极反接时，所述电池的正极连接到了所述发光二极管的正极，所述电池的负极连接到了所述发光二极管的负极，所述发光二极管亮灯，提示用户电池反接。

本实施例提供了一种便携式太阳能充电装置，请参阅图1到图5，包括太阳能折叠板和电路，所述电路为上述实施例中任意一种所述的便携式太阳能充电电路，所述电路的电源输入端的正负极分别连接所述太阳能折叠板的电源输出端的正负极。

所述太阳能折叠板利用太阳光照，输出电源作为所述便携式太阳能充电电路的充电电源；充分利用了白天有太阳光照时，利用便携式太阳能板给汽车电池充电，使用便携式太阳能充电电路，能够防止汽车充电电池正负极反接和防止没有光照或者光照不足时，汽车充电电池自放电造成的反向充电问题，安全性较高。

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)

1.一种便携式太阳能充电电路，其特征在于：包括充电电源、电池充电管理电路、电池充电启闭电路、电池防自放电与反接保护电路和电池；

所述充电电源为便携式太阳能电池板，所述电池充电管理电路包括充电管理芯片U1、第五开关管和第一电感；所述电池充电启闭电路包括第一开关管和第二开关管；所述电池防自放电与反接保护电路包括第三开关管、第四开关管和光耦U2；

所述充电电源的输出端连接所述充电管理芯片U1的电源输入引脚，所述充电电源的接地端接地，所述充电管理芯片U1的接地引脚接地，所述充电管理芯片U1的充电输出引脚连接所述第二开关管的输入端，所述第五开关管的控制端连接所述充电管理芯片U1的驱动引脚，所述第五开关管的输入端连接所述充电电源的正极输出端，所述第五开关管的输出端连接所述第一电感的一端，所述第一电感的另一端连接所述第二开关管的输入端，所述第二开关管的控制端连接所述第一开关管输出端，所述第二开关管的输出端连接所述电池的正极端，所述第一开关管的控制端连接所述充电电源的输出端，所述第一开关管的接地端接地，所述光耦U2的控制输入脚连接所述充电电源的输出端，所述光耦的接地脚接地，所述光耦的集电极输出端连接所述电池的正极端，所述光耦的发射极输出端连接所述第三开关管的输入端，所述第三开关管的控制端连接所述第四开关管的输出端和所述电池的负极端，所述第三开关管的输出端通过连接第一电阻后连接所述第四开关管的控制端，所述第四开关管的控制端通过连接第二电阻后连接所述第四开关管的输入端，所述第四开关管的输入端接地。

2.根据权利要求1所述的一种便携式太阳能充电电路，其特征在于：所述第二开关管、第三开关管、第四开关管和第五开关管均为场效应管。

3.根据权利要求1所述的一种便携式太阳能充电电路，其特征在于：所述第一开关管为三极管。

4.根据权利要求1所述的一种便携式太阳能充电电路，其特征在于：所述电池充电管理电路还包括电流采样电阻RS1，所述第五开关管的输出端连接所述采样电阻的一端和所述充电管理芯片U1的电流检测引脚，所述采样电阻RS1的另一端与所述充电管理芯片U1的充电输出引脚、所述充电管理芯片U1的电压反馈引脚和所述第二开关管的输入端连接。

5.根据权利要求1所述的一种便携式太阳能充电电路，其特征在于：所述电池充电管理电路还包括第一稳压二极管D1；所述第一稳压二极管D1的正极端连接所述第五开关管的输出端，所述第一稳压二极管D1的负极端连接所述第一电感的一端。

6.根据权利要求1所述的一种便携式太阳能充电电路，其特征在于：所述电池充电管理电路还包括第一充电状态指示灯和第六开关管；所述第一充电状态指示灯连接所述充电电源的输出端，所述第一充电状态指示灯负极端连接所述第六开关管的输入端，所述第六开关管的控制端连接所述充电管理芯片U1的充电状态指示引脚，所述第六开关管的输出端接地。

7.根据权利要求1所述的一种便携式太阳能充电电路，其特征在于：所述电池充电管理电路还包括第二充电状态指示灯；所述第二充电状态指示灯的正极端连接所述充电电源的输出端，所述第二充电状态指示灯的负极端连接所述充电管理芯片U1的充电状态指示引脚。

8.根据权利要求1所述的一种便携式太阳能充电电路，其特征在于：所述充电管理电路还包括第一充电电容；所述第一充电电容的正极端连接所述充电电源的输出端，所述第一充电电容的负极端与所述充电电源连接地。

9.根据权利要求1所述的一种便携式太阳能充电电路，其特征在于：还包括发光二极管；所述发光二极管的负极端连接电池的正极端，所述发光二极管的正极端连接电池的负极端。

10.一种便携式太阳能充电装置，其特征在于：包括太阳能折叠板和电路，所述电路为权利要求1-9中任意一种便携式太阳能充电电路，所述电路的电源输入端的正负极分别连接所述太阳能折叠板的电源输出端的正负极。