一种用于太阳能控制系统中的充电电路的制作方法

本实用新型涉及太阳能技术领域，尤其涉及一种具有蓄电池激活和防太阳能板短路功能的太阳能充电电路。

背景技术：

太阳能作为一种新型能源，因资源永不枯竭、无污染等优点，正得到迅速的发展；太阳能控制系统通过充电电路为蓄电池充电。然而，太阳能控制系统中，现有的充电电路存在以下的缺陷：

(1)当蓄电池夜晚为负载供电，发生过放保护或电压不均衡保护时，蓄电池将停止工作，并导致第二天白天因为蓄电池无法自动形成充电激活回路而无法被太阳能板再次充电。(2)当充电电路为蓄电池充电时，如果太阳能板因故障发生短路，会导致太阳能控制系统遭到损坏。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本实用新型提出了一种用于太阳能控制系统中的充电电路，(1)该电路具有蓄电池自动激活功能，可以解决蓄电池因过放断电而导致的无法再次自动激活充电的问题；(2)该电路具有防太阳能板短路功能，可防止蓄电池充电时，因太阳能板发生短路而导致太阳能控制系统遭到损坏的问题。

为了实现上述目的，本实用新型技术方案如下：

一种用于太阳能控制系统中的充电电路，包括第一开关、第二开关、第一开关驱动单元、第二开关驱动单元、降压单元、太阳能板短路检测单元、电流方向控制单元。

蓄电池的地端依次经过所述第二开关、第一开关与太阳能板的地端相连接。太阳能板的正极端与蓄电池的正极端的公共结点经过降压单元与第一开关相连接；并且降压单元经过第一开关驱动单元与太阳能板的地端相连接；所述第一开关驱动单元接收太阳能控制器的控制单元的第一控制信号。所述电流方向控制单元接收太阳能控制器的控制单元的第二控制信号；所述电流方向控制单元、第二开关驱动单元、第二开关依次连接。所述电流方向控制单元、第二开关驱动单元的公共结点经过所述太阳能板短路检测单元与太阳能板的地端相连接。

一种用于太阳能控制系统中的充电电路，包括PNP型三极管Q1、NPN型三极管Q2、二极管D1、D2、稳压二极管D4、N型场效应管Q4、电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、NPN型三极管Q3、N型场效应管Q5、二极管D3、电阻R10、R11、R12。

PNP型三极管Q1的基极通过电阻R2接收控制单元的第一驱动信号，且PNP型三极管Q1的基极依次经过电阻R1、二极管D1与太阳能板的正极端相连接；PNP型三极管Q1的发射极连接第一电源；PNP型三极管Q1的集电极依次经过电阻R4、R5连接太阳能板的地端；太阳能板的正极端依次经过电阻R3、稳压二极管D4与太阳能板的地端相连接；NPN型三极管Q2的基极连接电阻R4与电阻R5的公共结点；NPN型三极管Q2的集电极连接电阻R3与稳压二极管D4的公共结点；NPN型三极管Q2的发射极连接太阳能板的地端；NPN型三极管Q2的集电极并且依次经过电阻R6、R7连接太阳能板的地端；电阻R6与电阻R7的公共结点经过电阻R8连接N型场效应管Q4的栅极。

NPN型三极管Q3的基极依次经过电阻R13、二极管D3接收控制单元的第二驱动信号；NPN型三极管Q3的集电极经过电阻R10连接第二电源；NPN型三极管Q3的发射极与蓄电池的地端相连接；NPN型三极管Q3的基极并且依次经过电阻R12、R11连接太阳能板的正极端；电阻R12与电阻R11的公共结点连接太阳能板的地端。

N型场效应管Q4的源极与太阳能板的正极端相连接；N型场效应管Q4的漏极与N型场效应管Q5的漏极相连接；N型场效应管Q5的源极与蓄电池的地端相连接。

本实用新型的有益效果：

(1)太阳能板的电压通过降压单元控制第一开关导通，使得太阳能板与蓄电池形成导通回路，蓄电池自动激活，解决了蓄电池因过放断电而导致的无法再次自动激活充电的问题。(2)太阳能板短路检测单元检测到太阳能板发生短路时，蓄电池的正极电流通过太阳能板短路检测单元传递到第二开关驱动单元，第二开关驱动单元控制第二开关断开，使得蓄电池无法放电，解决了蓄电池充电时，因太阳能板发生短路而导致太阳能控制系统遭到损坏的问题。

附图说明

图1为本实用新型的原理方框图。

图2为本实用新型的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，进一步阐述本实用新型。

如图1所示，为本实用新型所述的充电电路的原理方框图。该充电电路包括第一开关、第二开关、第一开关驱动单元、第二开关驱动单元、降压单元、太阳能板短路检测单元、电流方向控制单元。

蓄电池的地端(BatGND)依次经过所述第二开关、第一开关与太阳能板的地端(PVGND)相连接。太阳能板的正极端(PV+)与蓄电池的正极端(BAT+)的公共结点经过降压单元与第一开关相连接。降压单元经过第一开关驱动单元与太阳能板的地端(PVGND)相连接。第一开关驱动单元接收太阳能控制器的控制单元的第一控制信号(PWM_PV)。电流方向控制单元接收太阳能控制器的控制单元的第二控制信号(PWM_BAT)；电流方向控制单元、第二开关驱动单元、第二开关依次连接。电流方向控制单元、第二开关驱动单元的公共结点经过太阳能板短路检测单元与太阳能板的地端(PVGND)相连接。

第一开关驱动单元接收太阳能控制器的控制单元的第一控制信号(PWM_PV)，使得降压单元与太阳能板的地端(PVGND)导通或断开，从而控制第一开关的断开或闭合。太阳能板为因过放或放电不均衡而处于受保护状态下的蓄电池进行充电时，其控制单元未开始工作，降压单元与太阳能板的地端(PVGND)断开，太阳能板的正极(PV+)输出的电压经过降压单元降压后作用在第一开关的控制端上。第一开关导通，太阳能板、蓄电池、第二开关、第一开关构成通电回路，蓄电池被激活。然后，第一开关驱动单元、第二开关驱动单元分别控制第一开关、第二开关的导通，太阳能板给蓄电池充电。

当白天太阳能板正在给电池充电时，如果电池板突然因故障发生短路时，太阳能板地端(PVGND)的电压瞬间等于太阳能板正极端(PV+)的电压，此时，蓄电池的正极电流通过太阳能板短路检测单元传递到第二开关驱动单元，第二开关驱动单元控制第二开关断开，使得蓄电池无法放电，从而保护太阳能控制器不被损坏。电流方向控制单元防止太阳能板短路检测单元流过的电流输入到控制单元，使得控制单元损坏。

如图2所示，为本实用新型所述的充电电路的具体电路原理图。第一开关包含N型场效应管Q4、电阻R6、R7、R8。第二开关包含N型场效应管Q5、电阻R9。降压单元包含稳压二极管D4、电阻R3。第一开关驱动单元包含PNP型三极管Q1、NPN型三极管Q2、二极管D1、D2、电阻R1、R2、R4、R5、第一电源(VCC_5V)。太阳能板短路检测单元包含电阻R11、电阻R12。电流方向控制单元包含二极管D3、电阻R13。第二开关驱动单元包含NPN型三极管Q3、电阻R10、第二电源(VCC_12V)。

PNP型三极管Q1的基极通过电阻R2接收控制单元的第一驱动信号(PWM_PV)，且PNP型三极管Q1的基极依次经过电阻R1、二极管D1与太阳能板的正极端(PV+)相连接；PNP型三极管Q1的发射极连接第一电源(VCC_5V)；PNP型三极管Q1的集电极依次经过电阻R4、R5连接太阳能板的地端(PVGND)。太阳能板的正极端(PV+)依次经过电阻R3、稳压二极管D4与太阳能板的地端(PVGND)相连接。NPN型三极管Q2的基极连接电阻R4与电阻R5的公共结点；NPN型三极管Q2的集电极连接电阻R3与稳压二极管D4的公共结点；NPN型三极管Q2的发射极连接太阳能板的地端(PVGND)。NPN型三极管Q2的集电极并且依次经过电阻R6、R7连接太阳能板的地端(PVGND)。电阻R6与电阻R7的公共结点经过电阻R8连接N型场效应管Q4的栅极。

NPN型三极管Q3的基极依次经过电阻R13、二极管D3接收控制单元的第二驱动信号(PWM_BAT)；NPN型三极管Q3的集电极经过电阻R10连接第二电源(VCC_12V)；NPN型三极管Q3的发射极与蓄电池的地端(BatGND)相连接。NPN型三极管Q3的基极并且依次经过电阻R12、R11连接太阳能板的正极端(PV+)；电阻R12与电阻R11的公共结点连接太阳能板的地端(PVGND)。

N型场效应管Q4的源极与太阳能板的正极端(PV+)相连接；N型场效应管Q4的漏极与N型场效应管Q5的漏极相连接；N型场效应管Q5的源极与蓄电池的地端(BatGND)相连接。

下面详细分析电路的工作原理：

蓄电池在夜间给负载供电，发生过放保护或电压不均衡保护时，控制器电池端BAT+和BATGND端没有电压，蓄电池将停止工作，蓄电池再次充电前需要充电回路进行激活。

第二天白天，太阳照射太阳能板产生电压，电阻R3和二极管D4组成线性降压电路，此时太阳能控制器的控制单元还没有工作，NPN型三极管Q2处于截止状态，二极管D4的稳压电压通过电阻R6和电阻R7分压驱动N型场效应管Q4导通，太阳能电池板的电压通过PV+→BAT+→BATGND→N型场效应管Q4的体二极管→N型场效应管Q4→PVGND形成回路，激活被保护的蓄电池。当太阳能控制器检测到可以正常充电时，太阳能控制器的控制单元产生控制信号PWM_PV和PWM_BAT来控制太阳能板给蓄电池充电。PWM_PV为高电平或者PWM信号、PWM_BAT为低电平或者PWM信号，分别控制N型场效应管Q4、Q5，实现太阳能板对蓄电池进行恒压充电。并且，太阳能控制器会定时使PWM_BAT为高电平，关断N型场效应管Q5，在此期间采样太阳能板的电压，进行充电判断。

当白天太阳能板正在给电池充电时，如果电池板突然因故障发生短路时，太阳能板地端(PVGND)的电压瞬间等于太阳能板正极端(PV+)的电压，此时，蓄电池的正极电流通过电阻R12使NPN型三极管Q3导通，N型场效应管Q5瞬间关断，充电回路关断，从而保护太阳能控制器不被损坏。并且，N型场效应管Q5还防止夜间蓄电池对太阳能板进行放电，当太阳能控制器检测到蓄电池对太阳能板放电时，会自动瞬间断开N型场效应管Q5。二极管D3防止太阳能板短路时产生的大电流损坏控制单元。

二极管D1、电阻R1所在线路用于防止蓄电池反接导致MOS管损坏。太阳能板正接时，二极管D1和电阻R1可以保证在蓄电池反接状态下，三极管Q1处于导通状态，从而使N型场效应管Q4处于关断状态。

以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本实用新型的基本构思的前提下直接导出或联想到的其它改进和变化均应认为包含在本实用新型的保护范围之内。