专利名称：太阳能充电电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及太阳能发电技术领域，具体涉及太阳能充电电路。
背景技术：
现有的太阳能充电技术中，一部分电路是直接采用开关管控制充电电路的导通与断开的，在充电主回路中没有续流回路，充电电流不连续，电流采样困难，给最大功率点跟踪性能的提高带来了障碍；充电电流的突变造成充电开关管的冲击电压应力很大，容易造成开关管过压击穿事故的发生；同时蓄电池两端的电压波动剧烈，电磁干扰严重，也降低了蓄电池的使用寿命。为此在太阳能充电电路中增加了储能电感和续流二极管，构成了 BUCK型充电电路，但是由于BUCK电路中的续流回路的存在，如果蓄电池不慎极性反接，则会造成蓄电池经过续流回路造成短路，从而引发火灾、人身伤害等严重事故。
发明内容本实用新型旨在给出一种太阳能充电电路，尤其是一种新的电路拓扑结构，以解决蓄电池不慎带电极性反接造成蓄电池在续流回路中形成短路引发事故的问题。为此给出太阳能充电电路，包括充电主开关管VTl和储能电感LI，它们串联后再与所接入的太阳能电池PV和所接入的蓄电池BAT串联形成充电主回路；包括与太阳能电池PV并联的续流二极管D1，续流二极管D1、储能电感LI和蓄电池BAT串联形成续流回路；其特征是有辅助开关管SI与续流二极管Dl串联后再与太阳能电池PV并联，辅助开关管SI受蓄电池BAT接入极性控制，蓄电池BAT带电接入极性正确则辅助开关管SI导通，蓄电池BAT带电极性反接则辅助开关管SI关断。太阳能充电电路的工作原理是，太阳能电池PV、充电主开关管VT1、储能电感LI、蓄电池BAT串联形成充电主回路，续流二极管D1、电感LI、蓄电池BAT串联形成续流回路，充电主开关管VTl可以采用PWM控制方式，蓄电池BAT充电电流连续，电流采样方便，提高了最大功率点跟踪(MPPT)的性能；由于续流回路的存在，降低了充电主开关管VTl的冲击电压应力，保证了充电主开关管VTl可靠地工作；同时蓄电池BAT两端的电压波动降低，减小了电磁干扰，有利于延长蓄电池BAT的使用寿命。充电主开关管VTl可以是带寄生体二极管的MOSFET管或IGBT管。本实用新型的有益效果是，辅助开关管SI与续流二极管Dl串联后再与太阳能电池PV并联，辅助开关管SI受蓄电池BAT带电接入极性控制，当蓄电池BAT带电接入极性正确时，辅助开关管SI导通，续流回路功能正常，如果发生蓄电池BAT带电极性反接，则辅助开关管SI关断，防止了蓄电池BAT带电极性反接时续流回路短路，从而避免了蓄电池BAT起火造成人身伤害及财产损失事故的发生。辅助开关管SI可以是MOSFET管或IGBT管。本实用新型优选地，在充电主回路和续流回路的公共部分还串接有用于防止蓄电池BAT向太阳能电池PV放电的防倒流管VT2，防止了夜间或者没有太阳光时，蓄电池BAT对太阳能电池PV进行反向电流倒灌，避免了蓄电池BAT的能量损失。防倒流管VT2可以是单独的二极管或带寄生体二极管的MOSFET管或IGBT管，防倒流管VT2也可以是继电器或接触器。进一步地，充电主开关管VTl可以是带寄生体二极管的MOSFET管或IGBT管，其不在续流回路中。充电主开关管VTl和续流二极管Dl构成太阳能电池极性反接保护电路，当蓄电池BAT正确连接时，如果太阳能电池PV极性反接，主开关管VTl的寄生二极管和二极管Dl就对太阳能电池PV形成短路通道，太阳能电池PV本身是允许输出短路的，这就避免了蓄电池BAT电压和太阳能电池PV电压同向叠加造成防倒流管VT2过压损坏。本实用新型还可以包括二极管VDl和光耦Ul，二极管VDl与光耦Ul内部的光电二极管同向串联后接在蓄电池BAT的正、负极之间，通过光耦Ul实现蓄电池B AT接入极性对辅助开关管SI的控制。二极管VDl的作用是防止光耦Ul内部的光电二极管反向过压损坏。在此基础上更优选地，辅助开关管SI的驱动电压由蓄电池BAT的输出电压转换而成，蓄电池BAT带电接入极性正确则提供此驱动电压，蓄电池BAT带电极性反接则不提供此驱动电压，进一步保证蓄电池BAT反接时的安全保护。本实用新型采用上述技术方案，充电电流连续平滑，充电电流采样方便，提高了最大功率点跟踪的效率。同时，由于续流回路的作用，充电主开关管VTl的冲击电压应力很小，大大降低了热损耗，保证了充电主开关管VTl安全可靠地工作。本实用新型电路拓扑简单，系统效率高，同时具有防倒流、防止太阳能电池PV极性反接损坏、防止蓄电池BAT极性反接损坏的保护功能。
图I是太阳能充电电路第一个实施例原理图。图2是太阳能充电电路第二个实施例原理图。图3是太阳能充电电路第三个实施例原理图。图4是太阳能充电电路第四个实施例原理图。图5是太阳能充电电路第五个实施例原理图。图6是蓄电池接入极性控制驱动电路原理图。图7是产生驱动电压的开关电源电路原理图。
具体实施方式
如图1、2、3、4或5，充电主开关管VT1、储能电感LI、太阳能电池PV和蓄电池BAT串联形成充电主回路，太阳能电池PV在充电主回路中向蓄电池BAT充电。续流二极管Dl与太阳能电池PV并联，续流二极管D1、储能电感LI和蓄电池BAT串联形成续流回路。充电主开关管VTl不在续流回路中在如图1、2或5所示的实施例中，充电主开关管VTl接在太阳能电池接线端子负极PV-;在如图3或4所示的实施例中，充电主开关管VTl接在太阳能电池接线端子正极PV+。防倒流管VT2则串接在充电主回路与续流回路的公共部分在如图1、2、3或4所示的实施例中，防倒流管VT2接在蓄电池接线端子负极BAT-，储能电感LI接在蓄电池接线端子正极BAT+ ;在如图5所示的实施例中，防倒流管VT2接在蓄电池接线端子正极BAT+,储能电感LI接在蓄电池接线端子负极BAT-。[0022]充电主开关管VTl在这些实施例中是带寄生体二极管的MOSFET管或IGBT管，受太阳能充电电路之外的控制系统控制导通和关断。防倒流管VT2用于防止蓄电池BAT向太阳能电池PV放电。防倒流管VT2在这些实施例中是带寄生体二极管的MOSFET管或IGBT管，受太阳能充电电路之外的控制系统控制；在其它实施例中可以改为是独立的二极管；在其它实施例中也可以改为是继电器或接触器，受太阳能充电电路之外的控制系统控制。当太阳能电池PV不慎反接时，太阳能电池PV就经充电主开关管VTl的寄生二极管和续流二极管Dl被短接，避免了蓄电池BAT电压和太阳能电池PV电压同向叠加造成防倒流管VT2的过压损坏。辅助开关管SI与续流二极管Dl串联后再与太阳能电池PV并联。辅助开关管SI受蓄电池BAT带电接入极性控制，具体地通过蓄电池接入极性控制驱动电路实现控制在如图1、3或5所示的实施例中，辅助开关管SI接在续流二极管DI的阳极端；在如图2或4所示的实施例中，辅助开关管SI接在续流二极管Dl的阴极端。辅助开关管SI在这些实施例中是MOSFET管或IGBT管。蓄电池BAT带电接入极性正确则辅助开关管SI导通，蓄电池BAT带电极性反接则辅助开关管SI关断，具体的实现可以如图6所示，二极管VDl与光耦Ul内部的光电二极管同向串联后接在蓄电池BAT的正、负极之间，通过光耦Ul实现蓄电池BAT接入极性对辅助开关管SI的控制当蓄电池BAT带电极性反接时，蓄电池正极接线端子BAT+电位低于蓄电池负极接线端子BAT-，施加电压与光耦Ul内部的光电二极管方向相反，光耦Ul不导通，辅助开关管SI就保持关断，此时，与光耦Ul内部的光电二极管同向串联的二极管VDl能够防止光耦Ul内部的光电二极管反向过压损坏；当蓄电池BAT带电正接(即接入极性正确)时，蓄电池正极接线端子BAT+电位高于蓄电池负极接线端子BAT-，光耦Ul导通，辅助开关管SI随之导通。可见，当蓄电池BAT带电极性反接时，辅助开关管SI关断，续流回路就不会接通；当蓄电池BAT带电正接时，辅助开关管SI导通，续流回路接通。图6中，施加在VCCl+与VCCl-之间的驱动电压用于驱动辅助开关管SI，此驱动电压可以由蓄电池BAT的输出电压转换而成，蓄电池BAT带电接入极性正确则提供此驱动电压，蓄电池BAT带电极性反接则不提供此驱动电压，具体可以由如图7所示的开关电源电路产生。图7中，蓄电池正极接线端子BAT+和二极管D2的阳极连接，二极管D2的阴极和控制芯片U2的供电电源端(7脚)、电容Cl的正极、二极管D3的阴极、变压器Tl的第一绕组的同名端I脚连接，变压器Tl的第一绕组的异名端2脚和开关管Ql的漏极连接，开关管Ql的源极和蓄电池负极接线端子BAT-连接，电容Cl的负极和蓄电池负极接线端子BAT-连接，二极管D3的阳极和变压器Tl的第二绕组的异名端3脚连接，变压器Tl的第二绕组的同名端4脚和蓄电池负极接线端子BAT-连接。控制芯片U2的补偿端COM (I脚)和电容C2的一端连接，电容C2的另一端和蓄电池负极接线端子BAT-连接，控制芯片U2的参考电源输出端VREF (8脚)和电容C3的一端、电阻R4的一端连接，电容C3的另一端和蓄电池负极接线端子BAT-连接，控制芯片U2的RT/CT端(4脚)和电阻R4的另一端、电容C4的一端连接，电容C4的另一端和蓄电池负极接线端子BAT-连接。控制芯片U2的输出端(6脚)和电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端和开关管Ql的栅极、电阻R6的一端连接，电阻R6的另一端和蓄电池负极接线端子BAT-连接。控制芯片U2的内部误差放大器的同相输入端(2脚)、电流检测输入端(3脚)、接地端(5脚)和蓄电池负极接线端子BAT-连接。变压器Tl的输出绕组的同名端和二极管D4的阳极连接，二极管D4的阴极和电感L2的一端连接，电感L2的另一端和电容C5的正极、电阻R7的一端连接，电容C5的负极、电阻R7的另一端和变压器Tl的输出绕组的异名端连接。电容C5的正极输出即为VCC1+，电容C5的负极输出即为VCC1-。控制芯片U2的型号是UC3845。当蓄电池BAT带电极性反接时，由于二极管D2的单向导通作用，变压器Tl副边输出电压为0，即没有输出电压，从而不能为图6中的辅 助开关管SI提供驱动电压，开关管SI就无法导通，续流回路一直断开，保证了蓄电池BAT反接时的安全保护。当蓄电池BAT带电正接时，变压器Tl副边输出电压正常，为图6中的辅助开关管SI提供了驱动电压，同时图6中的光耦Ul检测到蓄电池BAT接入极性正确，就控制辅助开关管SI被驱动导通，续流回路接通，太阳能充电电路正常工作。最后应当说明的是，通过改变充电主回路中的充电主开关管VT1、防倒流管VT2和储能电感LI的位置，还可以得到其他电路拓扑实施例。以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对本实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细说明，本领域的普通技术人员可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。
权利要求1.太阳能充电电路， 包括充电主开关管VTl和储能电感LI，它们串联后再与所接入的太阳能电池PV和所接入的蓄电池BAT串联形成充电主回路； 包括与太阳能电池PV并联的续流二极管Dl，续流二极管Dl、储能电感LI和蓄电池BAT串联形成续流回路； 其特征是 有辅助开关管SI与续流二极管Dl串联后再与太阳能电池PV并联，辅助开关管SI受蓄电池BAT接入极性控制，蓄电池BAT带电接入极性正确则辅助开关管SI导通，蓄电池BAT带电极性反接则辅助开关管SI关断。
2.根据权利要求I所述的太阳能充电电路，其特征是，充电主开关管VTl是带寄生体二极管的MOSFET管或IGBT管。
3.根据权利要求2所述的太阳能充电电路，其特征是，充电主开关管VTl不在续流回路中。
4.根据权利要求I或3所述的太阳能充电电路，其特征是，在充电主回路和续流回路的公共部分还串接有用于防止蓄电池BAT向太阳能电池PV放电的防倒流管VT2。
5.根据权利要求4所述的太阳能充电电路，其特征是，防倒流管VT2是单独的二极管或带寄生体二极管的MOSFET管或IGBT管。
6.根据权利要求4所述的太阳能充电电路，其特征是，防倒流管VT2是继电器或接触器。
7.据权利要求I所述的太阳能充电电路，其特征是，包括二极管VDl和光耦U1，二极管VDl与光耦Ul内部的光电二极管同向串联后接在蓄电池BAT的正、负极之间，通过光耦Ul实现蓄电池BAT接入极性对辅助开关管SI的控制。
8.根据权利要求7所述的太阳能充电电路，其特征是，辅助开关管SI的驱动电压由蓄电池BAT的输出电压转换而成，蓄电池BAT带电接入极性正确则提供此驱动电压，蓄电池BAT带电极性反接则不提供此驱动电压。
9.根据权利要求I所述的太阳能充电电路，其特征是，辅助开关管SI是MOSFET管或IGBT 管。
专利摘要本实用新型涉及太阳能发电技术领域，具体涉及太阳能充电电路，包括充电主开关管VT1和储能电感L1，它们串联后再与所接入的太阳能电池PV和所接入的蓄电池BAT串联形成充电主回路；包括与太阳能电池PV并联的续流二极管D1，续流二极管D1、储能电感L1和蓄电池BAT串联形成续流回路；有辅助开关管S1与续流二极管D1串联后再与太阳能电池PV并联，辅助开关管S1受蓄电池BAT接入极性控制，蓄电池BAT带电接入极性正确则辅助开关管S1导通，蓄电池BAT带电极性反接则辅助开关管S1关断。本实用新型解决了蓄电池不慎带电极性反接造成蓄电池在续流回路中形成短路引发事故的问题。
文档编号H02J7/00GK202535116SQ201220183839
公开日2012年11月14日 申请日期2012年4月27日 优先权日2012年4月27日
发明者宋青华, 徐海波, 韩军良 申请人:广东易事特电源股份有限公司