本實用新型涉及太陽能技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種具有蓄電池激活和防太陽能板短路功能的太陽能充電電路。

背景技術(shù)：

太陽能作為一種新型能源，因資源永不枯竭、無污染等優(yōu)點，正得到迅速的發(fā)展；太陽能控制系統(tǒng)通過充電電路為蓄電池充電。然而，太陽能控制系統(tǒng)中，現(xiàn)有的充電電路存在以下的缺陷：

(1)當蓄電池夜晚為負載供電，發(fā)生過放保護或電壓不均衡保護時，蓄電池將停止工作，并導致第二天白天因為蓄電池無法自動形成充電激活回路而無法被太陽能板再次充電。(2)當充電電路為蓄電池充電時，如果太陽能板因故障發(fā)生短路，會導致太陽能控制系統(tǒng)遭到損壞。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型提出了一種用于太陽能控制系統(tǒng)中的充電電路，(1)該電路具有蓄電池自動激活功能，可以解決蓄電池因過放斷電而導致的無法再次自動激活充電的問題；(2)該電路具有防太陽能板短路功能，可防止蓄電池充電時，因太陽能板發(fā)生短路而導致太陽能控制系統(tǒng)遭到損壞的問題。

為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型技術(shù)方案如下：

一種用于太陽能控制系統(tǒng)中的充電電路，包括第一開關(guān)、第二開關(guān)、第一開關(guān)驅(qū)動單元、第二開關(guān)驅(qū)動單元、降壓單元、太陽能板短路檢測單元、電流方向控制單元。

蓄電池的地端依次經(jīng)過所述第二開關(guān)、第一開關(guān)與太陽能板的地端相連接。太陽能板的正極端與蓄電池的正極端的公共結(jié)點經(jīng)過降壓單元與第一開關(guān)相連接；并且降壓單元經(jīng)過第一開關(guān)驅(qū)動單元與太陽能板的地端相連接；所述第一開關(guān)驅(qū)動單元接收太陽能控制器的控制單元的第一控制信號。所述電流方向控制單元接收太陽能控制器的控制單元的第二控制信號；所述電流方向控制單元、第二開關(guān)驅(qū)動單元、第二開關(guān)依次連接。所述電流方向控制單元、第二開關(guān)驅(qū)動單元的公共結(jié)點經(jīng)過所述太陽能板短路檢測單元與太陽能板的地端相連接。

一種用于太陽能控制系統(tǒng)中的充電電路，包括PNP型三極管Q1、NPN型三極管Q2、二極管D1、D2、穩(wěn)壓二極管D4、N型場效應(yīng)管Q4、電阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、NPN型三極管Q3、N型場效應(yīng)管Q5、二極管D3、電阻R10、R11、R12。

PNP型三極管Q1的基極通過電阻R2接收控制單元的第一驅(qū)動信號，且PNP型三極管Q1的基極依次經(jīng)過電阻R1、二極管D1與太陽能板的正極端相連接；PNP型三極管Q1的發(fā)射極連接第一電源；PNP型三極管Q1的集電極依次經(jīng)過電阻R4、R5連接太陽能板的地端；太陽能板的正極端依次經(jīng)過電阻R3、穩(wěn)壓二極管D4與太陽能板的地端相連接；NPN型三極管Q2的基極連接電阻R4與電阻R5的公共結(jié)點；NPN型三極管Q2的集電極連接電阻R3與穩(wěn)壓二極管D4的公共結(jié)點；NPN型三極管Q2的發(fā)射極連接太陽能板的地端；NPN型三極管Q2的集電極并且依次經(jīng)過電阻R6、R7連接太陽能板的地端；電阻R6與電阻R7的公共結(jié)點經(jīng)過電阻R8連接N型場效應(yīng)管Q4的柵極。

NPN型三極管Q3的基極依次經(jīng)過電阻R13、二極管D3接收控制單元的第二驅(qū)動信號；NPN型三極管Q3的集電極經(jīng)過電阻R10連接第二電源；NPN型三極管Q3的發(fā)射極與蓄電池的地端相連接；NPN型三極管Q3的基極并且依次經(jīng)過電阻R12、R11連接太陽能板的正極端；電阻R12與電阻R11的公共結(jié)點連接太陽能板的地端。

N型場效應(yīng)管Q4的源極與太陽能板的正極端相連接；N型場效應(yīng)管Q4的漏極與N型場效應(yīng)管Q5的漏極相連接；N型場效應(yīng)管Q5的源極與蓄電池的地端相連接。

本實用新型的有益效果：

(1)太陽能板的電壓通過降壓單元控制第一開關(guān)導通，使得太陽能板與蓄電池形成導通回路，蓄電池自動激活，解決了蓄電池因過放斷電而導致的無法再次自動激活充電的問題。(2)太陽能板短路檢測單元檢測到太陽能板發(fā)生短路時，蓄電池的正極電流通過太陽能板短路檢測單元傳遞到第二開關(guān)驅(qū)動單元，第二開關(guān)驅(qū)動單元控制第二開關(guān)斷開，使得蓄電池無法放電，解決了蓄電池充電時，因太陽能板發(fā)生短路而導致太陽能控制系統(tǒng)遭到損壞的問題。

附圖說明

圖1為本實用新型的原理方框圖。

圖2為本實用新型的電路原理圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例，進一步闡述本實用新型。

如圖1所示，為本實用新型所述的充電電路的原理方框圖。該充電電路包括第一開關(guān)、第二開關(guān)、第一開關(guān)驅(qū)動單元、第二開關(guān)驅(qū)動單元、降壓單元、太陽能板短路檢測單元、電流方向控制單元。

蓄電池的地端(BatGND)依次經(jīng)過所述第二開關(guān)、第一開關(guān)與太陽能板的地端(PVGND)相連接。太陽能板的正極端(PV+)與蓄電池的正極端(BAT+)的公共結(jié)點經(jīng)過降壓單元與第一開關(guān)相連接。降壓單元經(jīng)過第一開關(guān)驅(qū)動單元與太陽能板的地端(PVGND)相連接。第一開關(guān)驅(qū)動單元接收太陽能控制器的控制單元的第一控制信號(PWM_PV)。電流方向控制單元接收太陽能控制器的控制單元的第二控制信號(PWM_BAT)；電流方向控制單元、第二開關(guān)驅(qū)動單元、第二開關(guān)依次連接。電流方向控制單元、第二開關(guān)驅(qū)動單元的公共結(jié)點經(jīng)過太陽能板短路檢測單元與太陽能板的地端(PVGND)相連接。

第一開關(guān)驅(qū)動單元接收太陽能控制器的控制單元的第一控制信號(PWM_PV)，使得降壓單元與太陽能板的地端(PVGND)導通或斷開，從而控制第一開關(guān)的斷開或閉合。太陽能板為因過放或放電不均衡而處于受保護狀態(tài)下的蓄電池進行充電時，其控制單元未開始工作，降壓單元與太陽能板的地端(PVGND)斷開，太陽能板的正極(PV+)輸出的電壓經(jīng)過降壓單元降壓后作用在第一開關(guān)的控制端上。第一開關(guān)導通，太陽能板、蓄電池、第二開關(guān)、第一開關(guān)構(gòu)成通電回路，蓄電池被激活。然后，第一開關(guān)驅(qū)動單元、第二開關(guān)驅(qū)動單元分別控制第一開關(guān)、第二開關(guān)的導通，太陽能板給蓄電池充電。

當白天太陽能板正在給電池充電時，如果電池板突然因故障發(fā)生短路時，太陽能板地端(PVGND)的電壓瞬間等于太陽能板正極端(PV+)的電壓，此時，蓄電池的正極電流通過太陽能板短路檢測單元傳遞到第二開關(guān)驅(qū)動單元，第二開關(guān)驅(qū)動單元控制第二開關(guān)斷開，使得蓄電池無法放電，從而保護太陽能控制器不被損壞。電流方向控制單元防止太陽能板短路檢測單元流過的電流輸入到控制單元，使得控制單元損壞。

如圖2所示，為本實用新型所述的充電電路的具體電路原理圖。第一開關(guān)包含N型場效應(yīng)管Q4、電阻R6、R7、R8。第二開關(guān)包含N型場效應(yīng)管Q5、電阻R9。降壓單元包含穩(wěn)壓二極管D4、電阻R3。第一開關(guān)驅(qū)動單元包含PNP型三極管Q1、NPN型三極管Q2、二極管D1、D2、電阻R1、R2、R4、R5、第一電源(VCC_5V)。太陽能板短路檢測單元包含電阻R11、電阻R12。電流方向控制單元包含二極管D3、電阻R13。第二開關(guān)驅(qū)動單元包含NPN型三極管Q3、電阻R10、第二電源(VCC_12V)。

PNP型三極管Q1的基極通過電阻R2接收控制單元的第一驅(qū)動信號(PWM_PV)，且PNP型三極管Q1的基極依次經(jīng)過電阻R1、二極管D1與太陽能板的正極端(PV+)相連接；PNP型三極管Q1的發(fā)射極連接第一電源(VCC_5V)；PNP型三極管Q1的集電極依次經(jīng)過電阻R4、R5連接太陽能板的地端(PVGND)。太陽能板的正極端(PV+)依次經(jīng)過電阻R3、穩(wěn)壓二極管D4與太陽能板的地端(PVGND)相連接。NPN型三極管Q2的基極連接電阻R4與電阻R5的公共結(jié)點；NPN型三極管Q2的集電極連接電阻R3與穩(wěn)壓二極管D4的公共結(jié)點；NPN型三極管Q2的發(fā)射極連接太陽能板的地端(PVGND)。NPN型三極管Q2的集電極并且依次經(jīng)過電阻R6、R7連接太陽能板的地端(PVGND)。電阻R6與電阻R7的公共結(jié)點經(jīng)過電阻R8連接N型場效應(yīng)管Q4的柵極。

NPN型三極管Q3的基極依次經(jīng)過電阻R13、二極管D3接收控制單元的第二驅(qū)動信號(PWM_BAT)；NPN型三極管Q3的集電極經(jīng)過電阻R10連接第二電源(VCC_12V)；NPN型三極管Q3的發(fā)射極與蓄電池的地端(BatGND)相連接。NPN型三極管Q3的基極并且依次經(jīng)過電阻R12、R11連接太陽能板的正極端(PV+)；電阻R12與電阻R11的公共結(jié)點連接太陽能板的地端(PVGND)。

N型場效應(yīng)管Q4的源極與太陽能板的正極端(PV+)相連接；N型場效應(yīng)管Q4的漏極與N型場效應(yīng)管Q5的漏極相連接；N型場效應(yīng)管Q5的源極與蓄電池的地端(BatGND)相連接。

下面詳細分析電路的工作原理：

蓄電池在夜間給負載供電，發(fā)生過放保護或電壓不均衡保護時，控制器電池端BAT+和BATGND端沒有電壓，蓄電池將停止工作，蓄電池再次充電前需要充電回路進行激活。

第二天白天，太陽照射太陽能板產(chǎn)生電壓，電阻R3和二極管D4組成線性降壓電路，此時太陽能控制器的控制單元還沒有工作，NPN型三極管Q2處于截止狀態(tài)，二極管D4的穩(wěn)壓電壓通過電阻R6和電阻R7分壓驅(qū)動N型場效應(yīng)管Q4導通，太陽能電池板的電壓通過PV+→BAT+→BATGND→N型場效應(yīng)管Q4的體二極管→N型場效應(yīng)管Q4→PVGND形成回路，激活被保護的蓄電池。當太陽能控制器檢測到可以正常充電時，太陽能控制器的控制單元產(chǎn)生控制信號PWM_PV和PWM_BAT來控制太陽能板給蓄電池充電。PWM_PV為高電平或者PWM信號、PWM_BAT為低電平或者PWM信號，分別控制N型場效應(yīng)管Q4、Q5，實現(xiàn)太陽能板對蓄電池進行恒壓充電。并且，太陽能控制器會定時使PWM_BAT為高電平，關(guān)斷N型場效應(yīng)管Q5，在此期間采樣太陽能板的電壓，進行充電判斷。

當白天太陽能板正在給電池充電時，如果電池板突然因故障發(fā)生短路時，太陽能板地端(PVGND)的電壓瞬間等于太陽能板正極端(PV+)的電壓，此時，蓄電池的正極電流通過電阻R12使NPN型三極管Q3導通，N型場效應(yīng)管Q5瞬間關(guān)斷，充電回路關(guān)斷，從而保護太陽能控制器不被損壞。并且，N型場效應(yīng)管Q5還防止夜間蓄電池對太陽能板進行放電，當太陽能控制器檢測到蓄電池對太陽能板放電時，會自動瞬間斷開N型場效應(yīng)管Q5。二極管D3防止太陽能板短路時產(chǎn)生的大電流損壞控制單元。

二極管D1、電阻R1所在線路用于防止蓄電池反接導致MOS管損壞。太陽能板正接時，二極管D1和電阻R1可以保證在蓄電池反接狀態(tài)下，三極管Q1處于導通狀態(tài)，從而使N型場效應(yīng)管Q4處于關(guān)斷狀態(tài)。

以上所述的僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，本實用新型不限于以上實施例?？梢岳斫猓绢I(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本實用新型的基本構(gòu)思的前提下直接導出或聯(lián)想到的其它改進和變化均應(yīng)認為包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。