一种电源控制电路的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种电源控制电路，包括最大功率点跟踪电路、电池管理电路和电压变换电路。最大功率点跟踪电路接收太阳电池阵输出电压而输出第一电压。电池管理电路接收所述第一电压产生第二电压，所述第二电压用于给锂离子蓄电池充电。电压变换电路接收所述第二电压，产生第三电压，所述第三电压用于给负载供电。本发明的电源控制电路简单、可靠，能够确保太阳电池阵输出最大功率，同时控制锂离子蓄电池充电电压，并且对输出电压进行变换的问题。
【专利说明】一种电源控制电路
【技术领域】
[0001]本发明涉及电源调节与控制【技术领域】，特别涉及一种微小卫星电源控制电路。
[0002]
【背景技术】
[0003]太阳电池阵本身由于受到太阳入射角、卫星出地影时温度激烈变化等诸多因素的影响，其输出特性包括电流和电压都会发生变化；同时由于卫星负载功率经常变化，在轨道的某个时间点上，太阳电池阵输出功率富余。
[0004]因此需要一种电源控制电路，一方面使太阳电池阵以当前光照条件下的最大功率点输出，同时对锂离子蓄电池的充电电压进行控制，并且根据负载的需要进行电压变换，输出满足电压和品质要求的能源，另一方面把太阳电池阵多余的能量通过热能辐射到太空中，即把多余功率控制在“源头”。
[0005]
【发明内容】
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种电源控制电路，能够确保太阳电池阵输出最大功率，同时控制锂离子蓄电池充电电压，并且对输出电压进行变换的问题。
[0006]为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案:
一种电源控制电路，包括最大功率点跟踪电路、电池管理电路和电压变换电路；所述最大功率点跟踪电路接收太阳电池阵输出电压进行最大功率点跟踪，从而输出第一电压；所述电池管理电路接收所述第一电压，产生第二电压；所述电压变换电路接收所述第二电压，产生第三电压；所述最大功率点跟踪电路包括最大功率跟踪芯片U1、第一电阻、第一电容以及第一电感；其中所述第一电容与太阳电池阵的正负端连接，所述第一电容的正端与第一电感的输入端连接，第一电感的输出端连接至所述Ul的输入端Lx ;所述Ul的MPPT-SET端口与所述第一电阻相连，对太阳电池阵的输出电压进行检测；所述Ul中的XSHUT与所述第一电阻相连，使最大功率点跟踪芯片一直处于工作模式下；所述电池管理电路包括充电管理芯片U2，用于对蓄电池的充放电进行控制，U2输出第二电压用于对所述蓄电池充电；所述电压变换电路包括电源变换芯片U3，用于对所述第二电压进行变换得到所述第三电压。
[0007]进一步地，所述最大功率点跟踪电路还包括第二电阻、第五电阻、第六电阻、第一二极管以及第二稳压管；其中所述第二电阻对所述Ul输出Vout为第一电压情况下的电流进行检测，所述第二电阻的输入端连接至所述Ul的ICTRL+端，所述第二电阻输出端连接至所述Ul的ICTRL-端；所述Ul的VCTR与所述第五电阻和所述第六电阻相连，对所述第一电压进行检测，形成反馈控制；所述第一二极管的正极接Ul的Lx端，负极接Ul的输出端，在充电电流较大时，通过所述第一二极管向蓄电池卸放，防止损坏芯片；所述第二稳压管对所述第一电压进行稳压。
[0008]进一步地，所述电池管理电路还包括第六电容、第七电阻、第九电阻、第十电阻，其中，所述U2的TPRG与所述第六电容连接，所述第六电容另一端接地，所述TPRG用于设定充电时间，在全光照期，适当对所述蓄电池进行充放电，保持所述蓄电池性能；所述似的IPRG脚与所述第九电阻连接，对充电电流进行设定；所述U2的IEND与所述第十电阻连接，对充电终止电流进行设定；所述U2的VREF与所述第七电阻连接，对参考电压进行设定，所述U2的OUT输出所述第二电压，用于给蓄电池充电。
[0009]进一步地，所述电池管理电路还包括第五电容和第七电容，所述第五电容的一端接所述最大功率点跟踪电路的输出端，另一端接地，用于滤除第一电压的波纹；所述第七电容的一端接所述U2的输出端，另一端接地，用于滤除所述第二电压的波纹。
[0010]进一步地，所述电池管理电路还包括第三二极管D3，所述D3的正极接所述最大功率点跟踪电路的输出端，负极接所述U2的输出端，使得所述第一电压在所述电池管理电路故障的情况下，仍能通过所述D3输出所述第二电压，向所述蓄电池充电。
[0011]进一步地，所述电压变换电路的芯片U3的VIN连接电池管理电路的输出端，对所述第二电压进行检测，U3的FB端对U3的输出电压进行检测，形成控制环路；U3的SW端输出第三电压，用于给卫星负载供电。
[0012]进一步地，所述电压变换电路还包括第八电容、第九电容、第十电容、第十一电容、第十一电阻、第四二极管和第二电感，所述第八电容的一端接电池管理电路的输出端，另一端接地，用于滤除第二电压的波纹；所述第十电容的一端接电压变化电路的输出端，另一端接地，用于滤除第三电压的波纹；所述第九电容的一端接U3的SW端，另一端连U3的BOOT端，为U3内的MOS管提供输入电压；所述第十一电容的一端接U3的SS端，另一端接地，用于使U3实现软启动；所述第十一电阻一端接U3的IADJ端，另一端接地，用来设置输出电流；所述第四二极管一端接U3的SW端，另一端接地，起续流作用；所述第二电感的一端接U3的SW端，另一端接负载，所述第二电感为电源输出滤波；采用两个电阻和对所述第三电压进行分压后输入到U3的FB端，对U3的输出电压进行检测和闭环控制。
[0013]
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是本发明的电源控制电路结构示意图；
图2是本发明的电源控制电路中的最大功率点跟踪电路图；
图3是本发明的电源控制电路中的电池管理电路图；
图4是本发明的电源控制电路中的电压变换电路图。
[0015]
【具体实施方式】
[0016]下面结合【专利附图】
【附图说明】及【具体实施方式】对本发明进一步说明。
[0017]如附图1所示，本发明的电源控制电路包括最大功率点跟踪电路1、电池管理电路2和电压变换电路3。
[0018]最大功率点跟踪电路I如附图2所述，其包括最大功率跟踪芯片U1、第一电阻R1、第二电阻R2、第五电阻R5、第六电阻R6、第一二极管D1、稳压管D2、第一电容Cl以及第一电感LI ;其中，Ul的型号可以是SPV1040T，设置为输出5V电压；第一电容Cl与太阳电池阵的正负端连接，对太阳电池阵输出电流进行滤波；第一电容的正端与第一电感的输入端连接，第一电感的输出端连接至最大功率跟踪芯片Ul的输入端Lx，第一电感为升压电感，使电路工作在升压阶段；所述Ul的MPPT-SET端口与第一电阻Rl相连，对太阳电池阵的输出电压进行检测；U1中的XSHUT与第一电阻Rl相连，使最大功率点跟踪芯片一直处于工作模式下；第二电阻R2对输出Vout为第一电压情况下的电流进行检测，第二电阻R2的输入端连接至Ul的ICTRL+端，第二电阻输出端连接至Ul的ICTRL-端；VCTR与第五电阻R5和第六电阻R6相连，对第一电压进行检测，形成反馈控制；稳压管D2对第一电压进行稳压；第一二极管Dl为肖特基二极管，Dl的正极接Ul的Lx端，负极接Ul的输出端，在充电电流较大时，由于Ul芯片内的MOS管处于开关通断状态，LI的反电动势较大，可以通过Dl向蓄电池卸放，防止损坏芯片。
[0019]电池管理电路2如附图3所述，其包括充电管理芯片U2、第六电容C6、第七电阻R7、第九电阻R9、第十电阻R10，其中，U2的型号可以是L6924D，所述U2的TPRG与第六电容C6连接，第六电容另一端接地，TPRG用于设定充电时间，在全光照期，适当对蓄电池进行充放电，保持蓄电池性能；U2的IPRG脚与第九电阻R9连接，对充电电流进行设定；U2的IEND与第十电阻RlO连接，对充电终止电流进行设定；U2的VREF与第七电阻R7连接，对参考电压进行设定，U2的OUT输出第二电压，用于给蓄电池充电。所述电池管理电路2还包括第五电容C5和第七电容C7，所述第五电容C5的一端接最大功率点跟踪电路I的输出端，另一端接地，用于滤除第一电压的波纹；所述第七电容C7的一端接U2的输出端，另一端接地，用于滤除第二电压的波纹。所述电池管理电路2还包括第三二极管D3，D3的正极接最大功率点跟踪电路I的输出端，负极接U2的输出端，使得所述第一电压在电池管理电路2(主要是U2)故障的情况下，仍能通过第三二极管D3输出第二电压，向蓄电池充电。
[0020]电压变换电路3如附图4所述，其包括电源变换芯片U3，U3的型号可以是LM22679。其中，U3的VIN连接电池管理电路2的输出端，对所述第二电压进行检测，U3的FB端对U3的输出电压进行检测，形成控制环路。U3的SW端输出第三电压，用于给卫星负载供电。所述电压变换电路3还包括第八电容C8、第九电容C9、第十电容ClO、第^^一电容Cl 1、第^^一电阻Rl 1、第四二极管D14和第二电感L2，所述第八电容C8的一端接电池管理电路2的输出端，另一端接地，用于滤除第二电压的波纹；所述第十电容ClO的一端接电压变化电路的输出端，另一端接地，用于滤除第三电压的波纹；所述第九电容C9的一端接U3的SW端，另一端连U3的BOOT端，为U3内的MOS管提供输入电压；所述Cll的一端接U3的SS端，另一端接地，用于使U3实现软启动；所述Rll —端接U3的IADJ端，另一端接地，用来设置输出电流；所述D4 —端接U3的SW端，另一端接地，起续流作用；所述L2的一端接U3的SW端，另一端接负载，L2为电源输出滤波；采用两个电阻R12和R13对输出电压进行分压后输入到U3的FB端对U3的输出电压进行检测。
[0021]本发明的控制电路可以给一节锂离子蓄电池充电，并对外输出3.3V电压。如果需要对两只串联锂离子蓄电池充电，可将2只SPV1040T串联，输出1V电压，充电管理芯片可使用LTC1731替代，电源变换芯片可设置为输出3.3V或5V。
[0022]由于本发明基于成熟工业芯片构建纳卫星电源系统，大大节省了资源。最大功率点跟踪电路能够最大限度地利用卫星太阳电池阵输出能源，供卫星负载使用和给锂离子蓄电池充电。电池管理电路对蓄电池充电情况进行控制，防止过充电、过放电、充电电流过大等情况发生，并且在电池管理电路出现故障的情况下，仍能给锂离子蓄电池充电，保证卫星供电安全。电压变换电路将太阳电池阵输出能源进行变换，输出满足卫星负载需求的能源。
[0023]以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种电源控制电路，其特征在于:所述电源控制电路包括最大功率点跟踪电路、电池管理电路和电压变换电路；所述最大功率点跟踪电路接收太阳电池阵输出电压进行最大功率点跟踪，从而输出第一电压；所述电池管理电路接收所述第一电压，产生第二电压；所述电压变换电路接收所述第二电压，产生第三电压；所述最大功率点跟踪电路包括最大功率跟踪芯片U1、第一电阻、第一电容以及第一电感；其中所述第一电容与太阳电池阵的正负端连接，所述第一电容的正端与第一电感的输入端连接，第一电感的输出端连接至所述Ul的输入端Lx ;所述Ul的MPPT-SET端口与所述第一电阻相连，对太阳电池阵的输出电压进行检测；所述Ul中的XSHUT与所述第一电阻相连，使最大功率点跟踪芯片一直处于工作模式下；所述电池管理电路包括充电管理芯片U2，用于对蓄电池的充放电进行控制，U2输出第二电压用于对所述蓄电池充电；所述电压变换电路包括电源变换芯片U3，用于对所述第二电压进行变换得到所述第三电压。
2.根据权利要求1所述的电源控制电路，其特征在于:所述最大功率点跟踪电路还包括第二电阻、第五电阻、第六电阻、第一二极管以及第二稳压管；其中所述第二电阻对所述Ul输出Vout为第一电压情况下的电流进行检测，所述第二电阻的输入端连接至所述Ul的ICTRL+端，所述第二电阻输出端连接至所述Ul的ICTRL-端；所述Ul的VCTR与所述第五电阻和所述第六电阻相连，对所述第一电压进行检测，形成反馈控制；所述第一二极管的正极接Ul的Lx端，负极接Ul的输出端，在充电电流较大时，通过所述第一二极管向蓄电池卸放，防止损坏芯片；所述第二稳压管对所述第一电压进行稳压。
3.根据权利要求1所述的电源控制电路，其特征在于:所述电池管理电路还包括第六电容、第七电阻、第九电阻、第十电阻，其中，所述U2的TPRG与所述第六电容连接，所述第六电容另一端接地，所述TPRG用于设定充电时间，在全光照期，适当对所述蓄电池进行充放电，保持所述蓄电池性能；所述U2的IPRG脚与所述第九电阻连接，对充电电流进行设定；所述U2的IEND与所述第十电阻连接，对充电终止电流进行设定；所述U2的VREF与所述第七电阻连接，对参考电压进行设定，所述U2的OUT输出所述第二电压，用于给蓄电池充电。
4.根据权利要求3所述的电源控制电路，其特征在于:所述电池管理电路还包括第五电容和第七电容，所述第五电容的一端接所述最大功率点跟踪电路的输出端，另一端接地，用于滤除第一电压的波纹；所述第七电容的一端接所述U2的输出端，另一端接地，用于滤除所述第二电压的波纹。
5.根据权利要求3所述的电源控制电路，其特征在于:所述电池管理电路还包括第三二极管D3，所述D3的正极接所述最大功率点跟踪电路的输出端，负极接所述U2的输出端，使得所述第一电压在所述电池管理电路故障的情况下，仍能通过所述D3输出所述第二电压，向所述蓄电池充电。
6.根据权利要求1所述的电源控制电路，其特征在于:所述电压变换电路的芯片U3的VIN连接电池管理电路的输出端，对所述第二电压进行检测，U3的FB端对U3的输出电压进行检测，形成控制环路；U3的SW端输出第三电压，用于给卫星负载供电。
7.根据权利要求1所述的电源控制电路，其特征在于:所述电压变换电路还包括第八电容、第九电容、第十电容、第i^一电容、第i^一电阻、第四二极管和第二电感，所述第八电容的一端接电池管理电路的输出端，另一端接地，用于滤除第二电压的波纹；所述第十电容的一端接电压变化电路的输出端，另一端接地，用于滤除第三电压的波纹；所述第九电容的一端接U3的SW端，另一端连U3的BOOT端，为U3内的MOS管提供输入电压；所述第i^一电容的一端接U3的SS端，另一端接地，用于使U3实现软启动；所述第i^一电阻一端接U3的IADJ端，另一端接地，用来设置输出电流；所述第四二极管一端接U3的SW端，另一端接地，起续流作用；所述第二电感的一端接U3的SW端，另一端接负载，所述第二电感为电源输出滤波；采用两个电阻和对所述第三电压进行分压后输入到U3的FB端，对U3的输出电压进行检测和闭环控制。
【文档编号】H02J7/00GK104505882SQ201410776137
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月15日 优先权日:2014年12月15日
【发明者】吕红强, 薛力军, 保玲, 樊琪 申请人:深圳航天东方红海特卫星有限公司