太阳能发电系统限压保护型采样电路的制作方法
【专利说明】太阳能发电系统限压保护型采样电路
[0001]
技术领域
[0002]本发明涉及采样电路领域，具体地，涉及一种太阳能发电系统限压保护型采样电路。
【背景技术】
[0003]光伏电池(也叫PV电池)，是太阳能光伏电池的简称，它是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。
[0004]PV电池的直流电流-电压(1-V)测量可以利用直流1-V曲线图对PV电池进行评测，1-V曲线图通常表示太阳能电池产生的电流与电压的函数关系。电池能够产生的最大功率(PMAX)出现在最大电流(IMAX)和电压(VMAX)点，曲线下方的面积表示不同电压下电池能够产生的最大输出功率。生成这种1-V曲线图需要对光伏电池进行采样，以准确测量电流和电压。
[0005]太阳能发电系统中，一般利用专门的测量工具(例如安培计和电压源)，或者集成了电源和测量功能的仪器(例如数字源表或者源测量单元)，生成这种ι-v曲线图。为了适应这类应用的需求，测试设备必须能够在PV电池测量可用的量程范围内提供电压源并吸收电流，同时，提供分析功能以准确测量电流和电压，使用设备较多、成本较高。
【发明内容】
[0006]本发明的目的就在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种结构简单、使用方便、成本低的太阳能发电系统限压保护型采样电路，该采样电路还设置有钳位保护电路，还能对采样电路提供限压保护。
[0007]本发明解决上述问题所采用的技术方案是:
太阳能发电系统限压保护型采样电路，包括光伏电池、运算放大器F、滑动变阻器R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、两个ADC转换器；光伏电池的负极通过电阻R6接地、正极连接输入电源Vo ;滑动变阻器R4与电阻R5串联后滑动变阻器R4连接光伏电池的正极，电阻R5接地；所述运算放大器F的同相输入端连接光伏电池的负极，反相输入端通过电阻R7接地，输出端与一个ADC转换器的输入端相连；所述电阻R8连接在运算放大器F的输出端和反相输入端之间；另一个ADC转换器的输入端连接在电阻R5和滑动变阻器R4之间；所述ADC转换器的输入端还设置有对输入信号进行限压保护的钳位保护电路。
[0008]作为本发明的进一步改进，所述钳位保护电路由2个二极管构成，一个二极管正极连接ADC转换器的输入端、负极连接电源VDD，另一个二极管正极接地、负极连接ADC转换器的输入端。
[0009]作为本发明的又一改进，上述太阳能发电系统限压保护型采样电路还包括滤波电容C2，滤波电容C2 —端连接输入电源Vo，另一端接地。
[0010]优选的，所述电阻R6的阻值为0.1 Ω。
[0011]作为本发明的再一改进，上述太阳能发电系统限压保护型采样电路还包括两个低通滤波电路，第一个低通滤波电路由电阻Rl和电容Cl构成，电阻Rl的一端连接运算放大器F的输出端，电容Cl的一端接地，电阻Rl的另一端和电容Cl的另一端均连接一个ADC转换器的输入端；第二个低通滤波电路由电阻R2和电容C3构成，电阻R2的一端连接在电阻R5和滑动变阻器R4之间，电容C3的一端接地，电阻R2的另一端和电容C3的另一端均连接另一个ADC转换器的输入端。
[0012]综上，本发明的有益效果是:
本发明的采样电路的电路结构简单，可以与单片机配合，简单、方便地实现光伏电池的电流和电压采样，无需使用其他的传感器和复杂的设备，成本低；本发明的采样电路还设置有钳位保护电路，还能对采样电路的ADC转换器提供限压保护。
【附图说明】
[0013]图1是本发明的电路原理图。
【具体实施方式】
[0014]下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
[0015]实施例1:
如图1所示，太阳能发电系统限压保护型采样电路，包括光伏电池、运算放大器F、滑动变阻器R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、第一 ADC转换器ADC0、第二 ADC转换器ADCl、滤波电容C2 ;光伏电池的负极通过电阻R6接地、正极连接输入电源Vo ;滑动变阻器R4与电阻R5串联后滑动变阻器R4连接光伏电池的正极，电阻R5接地；所述运算放大器F的同相输入端连接光伏电池的负极，反相输入端通过电阻R7接地，输出端与第一 ADC转换器ADCO的输入端相连，电源端连接+5V直流电源，接地端接地；所述电阻R8连接在运算放大器F的输出端和反相输入端之间；第二 ADC转换器ADCl的输入端连接在电阻R5和滑动变阻器R4之间；滤波电容C2—端连接输入电源Vo，另一端接地。两个ADC转换器(第一 ADC转换器ADCO、第二 ADC转换器ADCl)为用于数据的模数转换的模数转换器，第一 ADC转换器ADCO、第二ADC转换器ADCl均具有电源端和接地端，其电源端连接电源VDD、接地端接地。输入电源Vo来自外部电路，可用于对光伏电池充电。
[0016]为了防止进入两个ADC转换器的电压过大造成芯片损坏，本实施例中还利用钳位保护二极管进行限压保护，分别在第一 ADC转换器ADC0、第二 ADC转换器ADCl的输入端设置对输入信号进行限压保护的钳位保护电路。
[0017]第一 ADC转换器ADCO的钳位保护电路由二极管Dl和二极管D2构成，二极管D2正极连接第一 ADC转换器ADCO的输入端、负极连接电源VDD，二极管Dl正极接地、负极连接第一 ADC转换器ADCO的输入端。
[0018]第二 ADC转换器ADCl的钳位保护电路由二极管D3和二极管D4构成，二极管D4正极连接第二 ADC转换器ADCl的输入端、负极连接电源VDD，二极管D3正极接地、负极连接第二 ADC转换器ADCl的输入端。
[0019]本发明中对光伏电池的电流采样不外加传感器，通过I个传感电阻R6把流过光伏电池的电流转换成电压后，再进行ADC转换取样。电压采样直接通过改变滑动变阻器R4的大小，使输出电压在额定范围，再传送到ADC转换器的进行数据转换。本发明的采样电路可以与单片机配合，简单、方便地实现光伏电池的电流和电压采样，而且电路结构简单、成本低。
[0020]由于流过光伏电池的电流可能会很大(超过1A)，如果电阻R6取得较大，那么就会产生较大的电压降，消耗的功率太大，就会产生较多的热量。本发明中使R6=0.1Ω，用LM358运算放大器把电压放大后再传送到ADC转换器中。
[0021]本实施例中，所述滤波电容C2的容值为200 μ F。
[0022]实施例2:
在实施例1的基础上，为了抑制串入ADC转换器输入信号上的干扰，还进行RC低通滤波，在两个ADC转换器的输入端钱设置两个低通滤波电路，第一个低通滤波电路由电阻Rl和电容Cl构成，电阻Rl的一端连接运算放大器F的输出端、另一端连接第一 ADC转换器ADCO的输入端，电容Cl的一端接地，另一端连接第一 ADC转换器ADCO的输入端；第二个低通滤波电路由电阻R2和电容C3构成，电阻R2的一端连接在电阻R5和滑动变阻器R4之间、另一端连接第二 ADC转换器ADCl的输入端，电容C3 —端接地、另一端连接第二 ADC转换器ADCl的输入端。
[0023]以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.太阳能发电系统限压保护型采样电路，其特征在于，包括光伏电池、运算放大器F、滑动变阻器R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、两个ADC转换器；光伏电池的负极通过电阻R6接地、正极连接输入电源No ;滑动变阻器R4与电阻R5串联后滑动变阻器R4连接光伏电池的正极，电阻R5接地；所述运算放大器F的同相输入端连接光伏电池的负极，反相输入端通过电阻R7接地，输出端与一个ADC转换器的输入端相连；所述电阻R8连接在运算放大器F的输出端和反相输入端之间；另一个ADC转换器的输入端连接在电阻R5和滑动变阻器R4之间；所述ADC转换器的输入端还设置有对输入信号进行限压保护的钳位保护电路。
2.根据权利要求1所述的太阳能发电系统限压保护型采样电路，其特征在于，所述钳位保护电路由2个二极管构成，一个二极管正极连接ADC转换器的输入端、负极连接电源VDD,另一个二极管正极接地、负极连接ADC转换器的输入端。
3.根据权利要求1所述的太阳能发电系统限压保护型采样电路，其特征在于，还包括滤波电容C2，滤波电容C2 —端连接输入电源Vo，另一端接地。
4.根据权利要求1至3任一所述的太阳能发电系统限压保护型采样电路，其特征在于，所述电阻R6的阻值为0.1 Ω。
5.根据权利要求1至3任一所述的太阳能发电系统限压保护型采样电路，其特征在于，还包括两个低通滤波电路，第一个低通滤波电路由电阻Rl和电容Cl构成，电阻Rl的一端连接运算放大器F的输出端，电容Cl的一端接地，电阻Rl的另一端和电容Cl的另一端均连接一个ADC转换器的输入端；第二个低通滤波电路由电阻R2和电容C3构成，电阻R2的一端连接在电阻R5和滑动变阻器R4之间，电容C3的一端接地，电阻R2的另一端和电容C3的另一端均连接另一个ADC转换器的输入端。
【专利摘要】太阳能发电系统限压保护型采样电路，包括运算放大器、滑动变阻器、电阻R5、电阻R7、电阻R8、2个ADC转换器；光伏电池的负极通过电阻R6接地、正极连接输入电源Vo；滑动变阻器与电阻R5串联后滑动变阻器连接光伏电池的正极，电阻R5接地；运算放大器的同相输入端连接光伏电池的负极，反相输入端通过电阻R7接地，输出端与一个ADC转换器的输入端相连；电阻R8连接在运算放大器的输出端和反相输入端之间；另一个ADC转换器的输入端连接在电阻R5和滑动变阻器之间；ADC转换器的输入端设置有对输入信号进行限压保护的钳位保护电路。本发明电路结构简单，可与单片机配合，简单、方便地实现电池的电流和电压采样，成本低。
【IPC分类】H02S50-10
【公开号】CN104852685
【申请号】CN201510216489
【发明人】梁海俊, 王梓涵, 张昕
【申请人】成都锐奕信息技术有限公司
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年4月30日