一种太阳能灯具控制器的功率电感简化电路的制作方法

本实用新型涉及太阳能led灯具技术领域，特别涉及一种太阳能灯具控制器的功率电感简化电路。

背景技术：

在太阳能led灯具应用领域，为实现太阳能的最大效率应用，一般都在充电回路加入功率跟踪电路，该电路需要用到一个功率电感。同时在驱动led灯珠的回路里，也需要用到一个功率电感，用来实现pwm调光的同时，抑制电流的最大值和变化率，以降低电路的损耗和干扰，如图1所示为现有的太阳能灯具控制器电路，图1中的su+、su-为光伏太阳能电池接口，b1为系统的蓄电池，m1为p沟道的充电控制开关管，charge_pwm为实现充电功率跟踪而加的可变占空比控制信号，m2为n沟道放电控制开关管，led_pwm为控制led亮度用的占空比可变信号，l1为充电回路实现功率跟踪所用的功率电感，l2为led驱动回路的电感。白天充电时m2关断，m1通过pwm模式控制，m1开通瞬间太阳能电池电流流经m1、d1、l1、b1的正极、b1的负极后回到su-；m1断开瞬间l1的续流电流通过d3形成回路，续流回路电流流经l1_2、b1+、b1-、d3、l1_1。通过控制charge_pwm信号的占空比，就可以实现充电时的最大功率跟踪，其中d1是为了防止b1的电流倒流回光伏电池su而影响控制器对光伏电池电压的检测而设置。晚上放电时m1关断，m2用pwm占空比信号调控，当m2开通时，回路电流从b1+流出，经过l2、led灯珠、m2后流回b1负极。m2断开瞬间，电感l2的电流经过d2形成续流回路，续流电流流经led灯珠。此电路拓扑虽然比较简洁，但是需要使用两个功率电感，而功率电感在实际电路里，体积大，成本高。同时由于d1的存在，产生一定的插入损耗，发热严重，不利于产品充电效能的提升。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题在于，提供一种太阳能灯具控制器的功率电感简化电路，制作成本较低、能够减少pcb板的空间占用、降低插入损耗、提高太阳能灯具控制器的充电能效。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：

一种太阳能灯具控制器的功率电感简化电路，包括光伏太阳能电池接口电路、蓄电池b1、led灯珠负载电路、led负载开关控制电路、最大功率跟踪回路、功率电感l1及输出调光控制电路，所述最大功率跟踪回路及蓄电池b1均与光伏太阳能电池接口电路电连接，所述蓄电池b1、输出调光控制电路、最大功率跟踪回路及led灯珠负载电路均与功率电感l1电连接，所述输出调光控制电路及led负载开关控制电路均与蓄电池b1电连接，所述led灯珠负载电路与led负载开关控制电路电连接。

优选地，所述光伏太阳能电池接口电路包括光伏太阳能电池接口su+及光伏太阳能电池接口su-，所述光伏太阳能电池接口su+与所述最大功率跟踪回路的电流输入端连接，所述光伏太阳能电池接口su-接地。

优选地，所述最大功率跟踪回路包括充电控制开关管m1、控制信号端子charge_pwm及二极管d3，所述充电控制开关管m1的源极与所述光伏太阳能电池接口su+连接，所述充电控制开关管m1的栅极与所述控制信号端子charge_pwm连接，所述充电控制开关管m1的漏极与所述二极管d3的阴极连接。

优选地，所述输出调光控制电路包括二极管d2、控制开关管m3及控制信号端子led_pwm，所述功率电感l1的一端与二极管d3的阴极连接，所述二极管d3的阳极、蓄电池b1的负极及二极管d2的阳极均接地，所述功率电感l1的另一端及二极管d2的阴极均与控制开关管d3的漏极连接。

优选地，所述控制开关管d3的栅极与所述控制信号端子led_pwm连接，所述控制开关管d3的源极与所述蓄电池b1的正极连接。

优选地，所述led灯珠负载电路包括led灯珠，所述led负载开关控制电路包括放电控制开关管m2及开关信号端子led_onoff，所述led灯珠的阳极与所述功率电感l1的一端连接，所述led灯珠的阴极与所述放电控制开关管m2的漏极连接，所述放电控制开关管m2的栅极与所述开关信号端子led_onoff连接，所述放电控制开关管m2的源极接地。

采用上述技术方案，本实用新型提供的一种太阳能灯具控制器的功率电感简化电路，该功率电感简化电路中的最大功率跟踪回路及蓄电池b1均与光伏太阳能电池接口电路电连接，该蓄电池b1、输出调光控制电路、最大功率跟踪回路及led灯珠负载电路均与功率电感l1电连接，输出调光控制电路及led负载开关控制电路均与蓄电池b1电连接，led灯珠负载电路与led负载开关控制电路电连接，该功率电感简化电路所用的元器件数量较少，因而能够降低制作成本，并能够减少pcb板的空间占用，通过该最大功率跟踪回路及输出调光控制电路代替常规控制器电路，电路导通时损耗更低，因而能够降低插入损耗，大大提高太阳能灯具控制器的充电能效。

附图说明

图1为本实用新型现有的太阳能灯具控制器电路的电路原理图；

图2为本实用新型的结构框图；

图3为本实用新型的电路原理图；

图中，1-光伏太阳能电池接口电路、2-最大功率跟踪回路、3-输出调光控制电路、4-led灯珠负载电路、b1-蓄电池、l1-功率电感、5-led负载开关控制电路。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图2所示，在本实用新型的结构框图中，该太阳能灯具控制器的功率电感简化电路包括光伏太阳能电池接口电路1、蓄电池b1、led灯珠负载电路4、led负载开关控制电路5、最大功率跟踪回路2、功率电感l1及输出调光控制电路3，该最大功率跟踪回路2及蓄电池b1均与光伏太阳能电池接口电路1电连接，该蓄电池b1、输出调光控制电路3、最大功率跟踪回路2及led灯珠负载电路4均与功率电感l1电连接，该输出调光控制电路3及led负载开关控制电路5均与蓄电池b1电连接，该led灯珠负载电路4与led负载开关控制电路5电连接。可以理解的，该功率电感简化电路可应用于太阳能路灯和庭院灯驱动控制器上。

具体地，图3为本实用新型的电路原理图，结合图1和图2，该光伏太阳能电池接口电路1包括光伏太阳能电池接口su+及光伏太阳能电池接口su-，该最大功率跟踪回路2包括充电控制开关管m1、控制信号端子charge_pwm及二极管d3，该输出调光控制电路3包括二极管d2、控制开关管m3及控制信号端子led_pwm，该led灯珠负载电路包括led灯珠led，该led负载开关控制电路包括放电控制开关管m2及开关信号端子led_onoff，该光伏太阳能电池接口su+与该最大功率跟踪回路2的电流输入端连接，该光伏太阳能电池接口su-接地；该充电控制开关管m1的源极与该光伏太阳能电池接口su+连接，该充电控制开关管m1的栅极与该控制信号端子charge_pwm连接，该充电控制开关管m1的漏极与该二极管d3的阴极连接；该功率电感l1的一端与二极管d3的阴极连接，该二极管d3的阳极、蓄电池b1的负极及二极管d2的阳极均接地，该功率电感l1的另一端及二极管d2的阴极均与控制开关管d3的漏极连接；该控制开关管d3的栅极与该控制信号端子led_pwm连接，该控制开关管d3的源极与该蓄电池b1的正极连接；该led灯珠的阳极与该功率电感l1的一端连接，该led灯珠的阴极与该放电控制开关管m2的漏极连接，该放电控制开关管m2的栅极与该开关信号端子led_onoff连接，该放电控制开关管m2的源极接地。可以理解的，本实用新型通过对电路的巧妙连接，只用一个功率电感，即可实现所有对应的功能。如图3所示，su+、su-均为光伏太阳能电池接口，b1为系统的蓄电池，m1为充电控制开关管，charge_pwm为实现功率充电最大功率跟踪而设的占空比可变的控制信号端子，m2为放电控制开关管，led_onoff端子只是开关信号，非占空比控制信号，通过增加控制开关管m3来做多功能控制，led_pwm为多功能控制信号端子，led为led灯珠。在拓扑上最明显的特征是：充电回路中，电感串联在光伏电池正极到蓄电池b1正极之间，放电回路中，电感串联在蓄电池的正极到负载之间，因此能够称为双串模式。在白天光伏电池有输入时，放电控制开关管m2被关断，控制开关管m3导通，m1占空比调控，充电控制开关管m1在导通的时候，充电电流回路从光伏太阳能电池接口su+流入，经过充电控制开关管m1、电感l1、控制开关管m3沟道、蓄电池b1正极、蓄电池b1负极后回到光伏太阳能电池接口su-,当充电控制开关管m1关断瞬间，电感l1的续流电流被二极管d3连接；回路为电感l1的2脚出控制开关管m3沟道、蓄电池b1的正极、蓄电池b1的负极、二极管d3再回到电感l1的1脚。当接近晚上光伏电压接近或低于蓄电池b1的电压时，就会控制充电控制开关管m1和控制开关管m3截止，控制开关管m3截止后，控制开关管m3的体二极管等效于图1中的二极管d1的功能，而之前，它的体二极管被它本身的沟道电阻短路，所以损耗很低。光伏电压在低于一定阈值后，将启动晚上亮灯模式。晚上亮灯模式下，充电控制开关管m1截止，放电控制开关管m2导通，控制开关管m3占空比调控，控制开关管m3导通时，电流从蓄电池b1的正极流出，经过控制开关管m3沟道、电感l1、led灯珠、放电控制开关管m2、回到蓄电池b1负极。控制开关管m3截止瞬间，电感l1电流被二极管d2续流，续流通道回路由电感l1、led灯珠、放电控制开关管m2、二极管d2组成。在亮灯模式下，主控电路会间歇性地短暂关闭控制开关管m3,在关闭控制开关管m3的时间段里检测输入光伏电压，当检测到光伏端电压为非0时，再增加检测周期，同时在检测到输入光伏电压达到一定幅度，说明已经天亮，即可退出亮灯模式，进入白天的充电模式。因为在太阳能灯控的系统中，并不需要充电和放电同时进行，所以在运行逻辑上不存在冲突。

可以理解的，本实用新型设计合理，构造独特，对比图1的电路，该功率电感简化电路具有下列特点：(1)减少了元器件的使用量，即减少产品用料数量，降低了产品成本，由于控制开关管m3和二极管d1价格相当，功率电感的价格则比较昂贵，相较于现有的太阳能灯具控制器电路，该功率电感简化电路少用一个功率电感，因此能够节约生产成本；(2)能够减少pcb板的空间占用，现有的太阳能灯具控制器电路中由于功率电感的体积较大，在pcb板中占用比较大的空间；(3)能够降低插入损耗，提高控制器的能效，用mos管m3的体二极管和沟道电阻代替常规控制器里的肖特基d1，导通时损耗更低，截止时漏电更小，因而能够降低插入损耗、提高太阳能灯具控制器的充电能效。

以上结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但本实用新型不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本实用新型原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本实用新型的保护范围内。