一种太阳能集抄电源充放电控制电路的制作方法

本实用新型涉及一种太阳能集抄电源充放电控制电路，通过稳压充电单元用太阳能板对电池充电，过电压保护控制单元保护集成电路u2，过放电保护控制单元保护电池。

背景技术：

智能电表是智能电网数据采集的基本设备之一，承担着原始电能数据采集、计量和传输的任务，是实现信息集成、分析优化和信息展现的基础。智能电表除了具备传统电能表基本用电量的计量功能以外，为了适应智能电网和新能源的使用它还具有双向多种费率计量功能、用户端控制功能、多种数据传输模式的双向数据通信功能、防窃电功能等智能化的功能。

在智能电表基础上构建的高级量测体系系统能为用户提供更加详细的用电信息，使用户可以更好地管理他们的用电量，以达到节省电费和减少温室气体排放的目标；电力零售商可以根据用户的需求灵活地制定分时电价，推动电力市场价格体系的改革；配电公司能够更加迅速地检测故障，并及时响应强化电力网络控制和管理。

用户集中抄表系统，借助智能电表，通过系统可实现居民各家电度表的集中抄表。但是由于断电或其它故障导致用电数据抄不上来的情况屡屡发生，为解决这个问题，保证用电数据及时采集并上传，需要集抄器配套安装一个备用电源。

技术实现要素：

针对相关技术中的问题，本实用新型提出一种太阳能集抄电源充放电控制电路，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种太阳能集抄电源充放电控制电路，包括稳压充电单元、过电压保护控制单元和过放电保护控制单元；

稳压充电单元的输出端与过电压保护控制单元的输入端和过放电保护控制单元的输入端连接；

稳压充电单元，包括太阳能板bat1、二极管d1、二极管d2、稳压二极管d3、二极管d4、电容c1、电容c2、电容c3、电容c4、保险丝fu1、电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4、电阻r5、电阻r6、三极管q1、三极管q2和变压器tr1；

所述太阳能板bat1的正极与所述二极管d1的正极连接，所述太阳能板bat1的负极分别与所述电容c1的一端、所述三极管q1的发射极连接，所述二极管d1的负极分别与所述电容c1的另一端、所述保险丝fu1的一端连接，所述保险丝fu1的另一端分别与所述电阻r1的一端、所述电容c2的一端、所述电阻r2的一端和所述变压器tr1的第1引脚连接，所述电阻r1的另一端分别与所述三极管q1的集电极、所述三极管q2的基极和所述电容c3的一端连接，所述电容c2的另一端分别与所述电阻r2的另一端、所述二极管d2的负极连接，所述三极管q2的集电极分别与所述二极管d2的正极、所述变压器tr1的第2引脚连接，所述三极管q2的发射极分别与所述电阻r3的一端、所述电阻r4的一端连接，所述电阻r4的另一端接地，所述电阻r3的另一端分别与所述三极管q1的基极、所述稳压二极管d3的正极连接，所述稳压二极管d3的负极分别与所述电阻r6的一端、所述电容c4的一端和所述变压器tr1的第4引脚连接，所述电阻r6的另一端与所述电容c4的另一端、所述二极管d4的正极均接地，所述二极管d4的负极分别与所述电阻r5的一端、所述变压器tr1的第3引脚连接，所述电阻r5的另一端与所述电容c3的另一端连接；

过电压保护控制单元，包括二极管d5、二极管d7、发光二极管d8、电容c5、电容c6、电容c8、电容c10、电阻r7、电阻r8、电阻r9、电阻r11、电阻r12、电阻r15、电阻r16、电位器rv1、运算放大器u1：b、三极管q3、三极管q5和集成电路u2；

所述二极管d5的正极与所述变压器tr1的第5引脚连接，所述二极管d5的负极分别与所述电容c5的一端、所述电阻r7的一端、所述电阻r8的一端、所述电阻r11的一端和所述二极管d7的负极连接，所述电容c5的另一端与所述变压器tr1的第6引脚均接地，所述电阻r7的另一端分别与所述电容c6的一端、所述电位器rv1的第1引脚、所述运算放大器u1：b的同相输入端连接，所述电容c6的另一端与所述电位器rv1的第2引脚、所述电位器rv1的第3引脚均接地，与所述运算放大器u1：b的输出端分别与所述电阻r8的另一端、所述电容c8的一端和所述电阻r9的一端连接，所述电容c8的另一端接地，所述电阻r9的另一端与所述三极管q3的基极连接，所述三极管q3的发射极接地，所述三极管q3的集电极分别与所述电阻r11的另一端、所述电阻r12的一端连接，所述电阻r12的另一端与所述三极管q5的基极连接，所述三极管q5的发射极接地，所述三极管q5的集电极分别与所述二极管d7的正极、所述电阻r15的一端和所述集成电路u2的第6引脚连接，所述电阻r15的另一端与所述发光二极管d8的正极连接，所述发光二极管d8的负极与所述集成电路u2的第5引脚均接地，所述集成电路u2的第1引脚与所述电容c10的一端连接，所述集成电路u2的第2引脚与所述电阻r16的一端连接，所述集成电路u2的第3引脚与所述电容c10的另一端、所述电阻r16的另一端均接地；

过放电保护控制单元，包括电位器rv2、电阻r10、电阻r13、电阻r14、电阻r17、电容c7、电容c9、电容c11、电容c12、电容c13、电容c14、稳压二极管d6、二极管d9、运算放大器u1：a、三极管q4、三极管q6、集成电路u3和充电电池bat2；

所述电位器rv2的第1引脚分别与所述电容c7的一端、所述运算放大器u1：a的同相输入端连接，所述电位器rv2的第2引脚与所述电位器rv2的第3引脚、所述电容c7的另一端、所述稳压二极管d6的正极、所述电容c9的一端、所述三极管q4的发射极和所述三极管q6的发射极均接地，所述运算放大器u1：a的反相输入端分别与所述稳压二极管d6的负极、所述运算放大器u1：b的反相输入端连接，所述运算放大器u1：a的输出端与所述电阻r10的一端连接，所述电阻r10的另一端分别与所述电容c9的另一端、所述电阻r13的一端连接，所述电阻r13的另一端与所述三极管q4的基极连接，所述三极管q4的集电极与所述电阻r14的一端连接，所述电阻r14的另一端与所述三极管q6的基极连接，所述三极管q6的集电极与所述集成电路u3的第1引脚连接，所述集成电路u3的第2引脚分别与所述电容c13的一端、所述电容c14的一端、所述电阻r17的一端和所述二极管d9的负极连接，所述电容c13的另一端与所述电容c14的另一端、所述电阻r17的另一端均接地，所述二极管d9的正极与所述充电电池bat2的正极连接，所述充电电池bat2的负极接地，所述集成电路u3的第3引脚接地，所述集成电路u3的第5引脚与所述电容c12的一端均接输出电压，所述电容c12的另一端接地，所述集成电路u3的第6引脚与所述电容c11的一端均接输出电压，所述电容c11的另一端接地。

进一步，所述运算放大器u1：a、所述运算放大器u1：b均为运算放大器lm2903，作为电压比较器比较充放电压，控制电压大小。

进一步，所述电位器rv1、所述电位器rv2均为线性电位器，调节所述运算放大器u1：a、所述运算放大器u1：b设定的比较电压，设置比较标准。

进一步，所述集成电路u2为充电控制管理芯片mcp73831，对充电进行控制管理。

进一步，所述运算放大器u2：c组成解调电路，将混沌调制信号解调。

进一步，所述集成电路u3为cmos型电压调节器rt9193，调节充电电池电压输出。

本实用新型的有益效果为：一种太阳能集抄电源充放电控制电路，通过稳压充电单元用太阳能板对电池充电，过电压保护控制单元保护集成电路u2，过放电保护控制单元保护电池。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是太阳能集抄电源充放电控制电路的电路原理图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

根据本实用新型的一个实施例，如图1所示，提供了一种太阳能集抄电源充放电控制电路，包括稳压充电单元、过电压保护控制单元和过放电保护控制单元；

稳压充电单元的输出端与过电压保护控制单元的输入端和过放电保护控制单元的输入端连接；

稳压充电单元，包括太阳能板bat1、二极管d1、二极管d2、稳压二极管d3、二极管d4、电容c1、电容c2、电容c3、电容c4、保险丝fu1、电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4、电阻r5、电阻r6、三极管q1、三极管q2和变压器tr1；

所述太阳能板bat1的正极与所述二极管d1的正极连接，所述太阳能板bat1的负极分别与所述电容c1的一端、所述三极管q1的发射极连接，所述二极管d1的负极分别与所述电容c1的另一端、所述保险丝fu1的一端连接，所述保险丝fu1的另一端分别与所述电阻r1的一端、所述电容c2的一端、所述电阻r2的一端和所述变压器tr1的第1引脚连接，所述电阻r1的另一端分别与所述三极管q1的集电极、所述三极管q2的基极和所述电容c3的一端连接，所述电容c2的另一端分别与所述电阻r2的另一端、所述二极管d2的负极连接，所述三极管q2的集电极分别与所述二极管d2的正极、所述变压器tr1的第2引脚连接，所述三极管q2的发射极分别与所述电阻r3的一端、所述电阻r4的一端连接，所述电阻r4的另一端接地，所述电阻r3的另一端分别与所述三极管q1的基极、所述稳压二极管d3的正极连接，所述稳压二极管d3的负极分别与所述电阻r6的一端、所述电容c4的一端和所述变压器tr1的第4引脚连接，所述电阻r6的另一端与所述电容c4的另一端、所述二极管d4的正极均接地，所述二极管d4的负极分别与所述电阻r5的一端、所述变压器tr1的第3引脚连接，所述电阻r5的另一端与所述电容c3的另一端连接；

过电压保护控制单元，包括二极管d5、二极管d7、发光二极管d8、电容c5、电容c6、电容c8、电容c10、电阻r7、电阻r8、电阻r9、电阻r11、电阻r12、电阻r15、电阻r16、电位器rv1、运算放大器u1：b、三极管q3、三极管q5和集成电路u2；

所述二极管d5的正极与所述变压器tr1的第5引脚连接，所述二极管d5的负极分别与所述电容c5的一端、所述电阻r7的一端、所述电阻r8的一端、所述电阻r11的一端和所述二极管d7的负极连接，所述电容c5的另一端与所述变压器tr1的第6引脚均接地，所述电阻r7的另一端分别与所述电容c6的一端、所述电位器rv1的第1引脚、所述运算放大器u1：b的同相输入端连接，所述电容c6的另一端与所述电位器rv1的第2引脚、所述电位器rv1的第3引脚均接地，与所述运算放大器u1：b的输出端分别与所述电阻r8的另一端、所述电容c8的一端和所述电阻r9的一端连接，所述电容c8的另一端接地，所述电阻r9的另一端与所述三极管q3的基极连接，所述三极管q3的发射极接地，所述三极管q3的集电极分别与所述电阻r11的另一端、所述电阻r12的一端连接，所述电阻r12的另一端与所述三极管q5的基极连接，所述三极管q5的发射极接地，所述三极管q5的集电极分别与所述二极管d7的正极、所述电阻r15的一端和所述集成电路u2的第6引脚连接，所述电阻r15的另一端与所述发光二极管d8的正极连接，所述发光二极管d8的负极与所述集成电路u2的第5引脚均接地，所述集成电路u2的第1引脚与所述电容c10的一端连接，所述集成电路u2的第2引脚与所述电阻r16的一端连接，所述集成电路u2的第3引脚与所述电容c10的另一端、所述电阻r16的另一端均接地；

过放电保护控制单元，包括电位器rv2、电阻r10、电阻r13、电阻r14、电阻r17、电容c7、电容c9、电容c11、电容c12、电容c13、电容c14、稳压二极管d6、二极管d9、运算放大器u1：a、三极管q4、三极管q6、集成电路u3和充电电池bat2；

所述电位器rv2的第1引脚分别与所述电容c7的一端、所述运算放大器u1：a的同相输入端连接，所述电位器rv2的第2引脚与所述电位器rv2的第3引脚、所述电容c7的另一端、所述稳压二极管d6的正极、所述电容c9的一端、所述三极管q4的发射极和所述三极管q6的发射极均接地，所述运算放大器u1：a的反相输入端分别与所述稳压二极管d6的负极、所述运算放大器u1：b的反相输入端连接，所述运算放大器u1：a的输出端与所述电阻r10的一端连接，所述电阻r10的另一端分别与所述电容c9的另一端、所述电阻r13的一端连接，所述电阻r13的另一端与所述三极管q4的基极连接，所述三极管q4的集电极与所述电阻r14的一端连接，所述电阻r14的另一端与所述三极管q6的基极连接，所述三极管q6的集电极与所述集成电路u3的第1引脚连接，所述集成电路u3的第2引脚分别与所述电容c13的一端、所述电容c14的一端、所述电阻r17的一端和所述二极管d9的负极连接，所述电容c13的另一端与所述电容c14的另一端、所述电阻r17的另一端均接地，所述二极管d9的正极与所述充电电池bat2的正极连接，所述充电电池bat2的负极接地，所述集成电路u3的第3引脚接地，所述集成电路u3的第5引脚与所述电容c12的一端均接输出电压，所述电容c12的另一端接地，所述集成电路u3的第6引脚与所述电容c11的一端均接输出电压，所述电容c11的另一端接地。

在此实施例中，所述太阳能板bat1产生的电能，一路经过所述变压器tr1的第2引脚加至所述三极管q2的集电极，另一路经过所述电阻r1为所述三极管q2提供基极电压。当所述三极管q2的基极的电压为高电平时，所述三极管q2开始导通，所述变压器tr1产生第1引脚正、第2引脚负的电动势，经所述变压器tr1耦合，在所述变压器tr1中产生第3引脚正、第4引脚负的感应电动势，此电动势经所述电阻r5、所述电容c3叠加到所述三极管q2的基极，使所述三极管q2迅速饱和导通。由于所述变压器tr1的第1引脚、第2引脚间的电流不能突变，在此过程中会产生所述变压器tr1的第1引脚负、所述变压器tr1的第2引脚正的电动势。所述变压器tr1中感应出第3引脚负、第4引脚正的电动势，通过所述电阻r5、所述电容c3，使所述三极管q2迅速进入截止状态。经所述电阻r1对所述电容c3的不断充电，所述三极管q2又开始导通，进入下一轮的开关振荡状态。在导通期间，所述变压器tr1的第5引脚、所述变压器tr1的第6引脚，经所述二极管d5向外输送能量。稳压电路由所述稳压二极管d3、所述三极管q1组成。当负载减轻或太阳能板输出电压升高时，所述稳压二极管d3的负极电压上升。当该电压增大时，所述稳压二极管d3击穿，所述三极管q1因b2e结正向偏置而迅速导通，使所述三极管q2提前截止，从而使输出电压趋于下降；反之，则控制过程相反，从而使所述变压器tr1的第5引脚、所述变压器tr1的第6引脚输出电压基本稳定。当负载过重时，所述三极管q2的c2e电流增大，所述电阻r4上的压降也随之增大。当该电压增大时，所述三极管q1导通，所述三极管q2截止，达到过流保护的目的。为避免截止期间所述变压器tr1的第1引脚、所述变压器tr1的第2引脚感应出的尖峰脉冲击穿所述三极管q2，并联了尖峰脉冲吸收电路。

所述二极管d5接过电压输出，当光照强度发生剧烈变化或负载变化较大时，输出电压会有一定波动，为保护所述集成电路u2不因短时的电压波动而损坏，设计了过电压保护控制单元。当所述二极管d5的电压超过设置电压，所述运算放大器u1：b会输出低电平，所述集成电路u2得到保护。所述电阻r7，所述电位器rv1分压后接至所述运算放大器u1：b的同相输入端。当电压大于设置电压。所述运算放大器u1：b的输出端输出电平由高转为低。所述三极管q3截止，则所述三极管q5饱和导通，发光二极管d8点亮示警，供电电路与后续电路断开。

所述充电电池bat2电量释放92%以上时，认为不能继续放电，否则所述充电电池bat2内部介质会发生变化，致使充电特性变坏，容量降低。为此设计过放电保护控制单元，所述电位器rv2分压后接至所述运算放大器u1：a的同相输入端。当电压值小于设置电压时，所述运算放大器u1：a的输出端由高电平转变为低电平，所述三极管q4由导通转变为截止状态，所述三极管q6饱和导通，所述集成电路u3停止工作，所述充电电池bat2停止放电。

综上所述，借助于本实用新型的上述技术方案，通过设计一种太阳能集抄电源充放电控制电路，通过稳压充电单元用太阳能板对电池充电，过电压保护控制单元保护集成电路u2，过放电保护控制单元保护电池。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。