具有负载管理功能的太阳能充电控制电路制造技术

本实用新型专利技术公开了具有负载管理功能的太阳能充电控制电路，包括太阳能电池延时接入电路、蓄电池浮空电压检测电路、蓄电池充电电压切换电路、蓄电池充电电路、充电管理IC芯片；蓄电池欠压检测电路、太阳能启动自锁电路、负载开关电路以及充电状态检测电路；蓄电池充电电路在充电管理IC芯片的管理下为蓄电池充电；太阳能启动自锁电路获取欠压检测信号后延时时间阈值T后控制负载开关电路为负载供电。本实用新型专利技术抗干扰能力强，不需要编程，能够根据蓄电池的电压等级自动切换充电电压信号；并根据蓄电池电压控制负载开关。

【技术实现步骤摘要】
具有负载管理功能的太阳能充电控制电路
本技术涉及太阳能充电控制
，特别是涉及具有负载管理功能的太阳能充电控制电路。
技术介绍
随着新能源开发技术的快速发展，越来越多的设备开始利用太阳能充电，一是太阳作为取之不尽，用之不竭的可再生能源，不仅具有充分的清洁性和绝对的安全性，资源的充足性和潜在的经济性均让其在长期的能源战略中具有重要地位；二是随着万物互联持续发展，越来越多的物联网设备被应用至不同地域、不同场景，一部分场景内无法提供市电供电电源，其自能依靠无处不在的太阳能进行能量供应。因此，利用太阳能作为动力能源越来越重要，越来越流行。现有的太阳能充电相关技术发展迅速，在各个方面都取得了突破，但仍存在如下不足：一、相关技术中的太阳能控制器参数单一，使用前被设定好，只能对一种电池充电或只能接入一类太阳能电池板；二、相关技术中的太阳能控制器使用MCU控制器，其势必会引入逻辑编程。由此一来，控制器还需要编程人员进行程序的开发、测试，并且不可抗拒的存在BUG的风险；MCU处理器本身就有被干扰的问题，其稳定性受外界的影响较大，直接导致控制器的，可靠性降低；并且将进一步的增大研发、物料、生产成本，经济性大打折扣。如张宏昱在其专利“一种太阳能控制器及太阳能充电系统”，专利号201510354266.0中所述，其控制器包含MCU处理器。三、在避免使用MCU处理器的相关技术中，其由引入定时器，该功能同样增大电路复杂度，同时易受干扰，降低控制器的可靠性。如原小光在其专利“太阳能控制器”，专利号201610786879.6中所述，其避免使用MCU处理器，但引入了定时器同样将使得系统的可靠冗余变低。现有技术的缺陷是，其中太阳能充电控制器采用MCU处理器进行控制，需要进行软件编程，受干扰影响较大，不能根据蓄电池的电压等级自动切换充电电压信号。不具有负载控制功能，蓄电池欠压时如果负载过大会导致负载重复开闭，导致蓄电池无法充电且负载无法正常工作，并因此进入死循环状态。专利号201610786879.6在关闭负载时，蓄电池电压容易出现虚高而再次打开负载。
技术实现思路
有鉴于现有技术的至少一个缺陷，本技术的目的是提供具有负载管理功能的太阳能充电控制电路，控制器电路使用模拟电路，抗干扰能力强，不需要编程，能够根据蓄电池的电压等级自动切换充电电压信号；具有蓄电池欠压检测电路和太阳能启动自锁电路，当蓄电池欠压时，自动关闭负载，并延时打开负载，避免负载过大而导致负载重复开闭。为了达到上述目的，本技术采用如下技术方案：具有负载管理功能的太阳能充电控制电路，其关键在于，包括太阳能电池延时接入电路、太阳能电池开路电压检测电路、蓄电池浮空电压检测电路、MPPT最大功率点切换电路、蓄电池充电电压切换电路、蓄电池充电电路、充电管理IC芯片；蓄电池欠压检测电路、太阳能启动自锁电路、负载开关电路，蓄电池充电状态检测电路；太阳能电池延时接入电路用于连接太阳能电池板延时输出其电压信号；太阳能电池开路电压检测电路用于连接太阳能电池板获取其开路电压信号；蓄电池浮空电压检测电路用于连接蓄电池输出其浮空电压检测信号；MPPT最大功率点切换电路与太阳能电池延时接入电路、太阳能电池开路电压检测电路、蓄电池浮空电压检测电路以及充电管理IC芯片相连接；MPPT最大功率点切换电路用于获取太阳能电池延时接入电路、太阳能电池开路电压检测电路以及蓄电池浮空电压检测电路的输出信号，MPPT最大功率点切换电路识别太阳能电池板的电压等级并产生最大功率点切换信号给充电管理IC芯片；蓄电池充电电压切换电路与蓄电池、蓄电池浮空电压检测电路和充电管理IC芯片相连接，蓄电池充电电压切换电路用于获取蓄电池浮空电压检测电路的输出信号判定蓄电池的电压等级并发送充电电压切换信号给充电管理IC芯片；蓄电池充电电路连接蓄电池、太阳能电池延时接入电路、蓄电池浮空电压检测电路以及充电管理IC芯片；蓄电池充电电路获取太阳能电池延时接入电路和蓄电池浮空电压检测电路的输出信号为蓄电池充电，充电管理IC芯片管理蓄电池充电电路充电；负载开关电路与蓄电池、蓄电池浮空电压检测电路、充电管理IC芯片、蓄电池欠压检测电路、太阳能启动自锁电路、蓄电池充电状态检测电路相连；蓄电池欠压检测电路用于连接蓄电池输出其欠压检测信号给太阳能启动自锁电路，太阳能启动自锁电路获取欠压检测信号以及蓄电池充电状态检测电路的输出信号后通过负载开关电路停止为负载供电，太阳能启动自锁电路延时时间阈值T后控制负载开关电路为负载供电。所述太阳能电池延时接入电路、太阳能电池开路电压检测电路、蓄电池浮空电压检测电路、MPPT最大功率点切换电路、蓄电池充电电压切换电路、蓄电池充电电路、充电管理IC芯片；蓄电池欠压检测电路、太阳能启动自锁电路、负载开关电路，蓄电池充电状态检测电路均由模拟电路制成，模拟电路只采用晶体管、场效应管与放大器、电阻、电容等零件进行控制，未采用MCU处理器进行控制，因此也就不需要编撰相应的控制程序，由于上述电路未采用MCU处理器，因此抗干扰能力强，不需要编程。蓄电池浮空电压检测电路能够检测蓄电池的浮空电压，蓄电池充电电压切换电路能够根据蓄电池的浮空电压识别蓄电池的电压等级，比如是24V或者是12V蓄电池，发送切换充电电压信号给充电管理IC芯片；充电管理IC芯片采用相应的充电电压给蓄电池充电。太阳能电池开路电压检测电路用于获取太阳能电池开路电压，发送给MPPT最大功率点切换电路，MPPT最大功率点切换电路能够根据太阳能电池开路电压识别太阳能电池板的电压等级，比如24V或者是12V，从而确定太阳能电池板的最大功率点MPPT，比如18V或者是9V，发送最大功率点切换信号给充电管理IC芯片，充电管理IC芯片调节相应的充电电流，实现接入太阳能电池板最大功率点MPPT实时动态追踪，使太阳能电池板在最大功率点充电保持最高效率。比如说，24V的太阳能板，最高充电效率点在18V，这个点就是MPPT点，所以充电时充电管理IC芯片就需要把电压钳在这个电压点附近，通过调整电流输出的大小来实现，比如光照很好的情况下，充电电流就输出大一点，光照比较弱，如雨天把电流输出调小一点，就是保证电压稳定在MPPT点。其中，太阳能电池延时接入电路用于连接太阳能电池板延时输出其电压信号；为MPPT最大功率点切换电路、蓄电池充电电压切换电路预留时间。蓄电池充电电压切换电路用于获取蓄电池浮空电压检测电路的输出信号判定蓄电池的电压等级并发送充电电压切换信号给充电管理IC芯片；充电管理IC芯片根据充电电压切换信号切换充电电压，以适应不同电压的蓄电池，比如12V或24的蓄电池。蓄电池欠压检测电路用于连接蓄电池输出其欠压检测信号给太阳能启动自锁电路，太阳能启动自锁电路获取欠压检测信号以及蓄电池充电状态检测电路的输出信号后通过负载开关电路停止为负载供电，太阳能启动自锁电路延时时间阈值T后控制负载开关电路为负载供电。...

【技术保护点】
1.具有负载管理功能的太阳能充电控制电路，其特征在于，/n包括太阳能电池延时接入电路(1)、蓄电池浮空电压检测电路(3)、蓄电池充电电压切换电路(5)、蓄电池充电电路(6)、充电管理IC芯片(7)、蓄电池欠压检测电路(8)、太阳能启动自锁电路(9)、负载开关电路(10)，蓄电池充电状态检测电路(11)；/n太阳能电池延时接入电路(1)用于连接太阳能电池板延时输出其电压信号；/n蓄电池浮空电压检测电路(3)用于连接蓄电池输出其浮空电压检测信号；/n蓄电池充电电压切换电路(5)与蓄电池、蓄电池浮空电压检测电路(3)和充电管理IC芯片(7)相连接，蓄电池充电电压切换电路(5)用于获取蓄电池浮空电压检测电路(3)的输出信号判定蓄电池的电压等级并发送充电电压切换信号给充电管理IC芯片(7)；/n蓄电池充电电路(6)连接蓄电池、太阳能电池延时接入电路(1)、蓄电池浮空电压检测电路(3)以及充电管理IC芯片(7)；/n蓄电池充电电路(6)获取太阳能电池延时接入电路(1)和蓄电池浮空电压检测电路(3)的输出信号为蓄电池充电，充电管理IC芯片(7)管理蓄电池充电电路(6)充电；/n负载开关电路(10)与蓄电池、蓄电池浮空电压检测电路(3)、充电管理IC芯片(7)、蓄电池欠压检测电路(8)、太阳能启动自锁电路(9)、蓄电池充电状态检测电路(11)相连；/n蓄电池欠压检测电路(8)用于连接蓄电池输出其欠压检测信号给太阳能启动自锁电路(9)，太阳能启动自锁电路(9)获取欠压检测信号以及蓄电池充电状态检测电路(11)的输出信号后通过负载开关电路(10)停止为负载供电，太阳能启动自锁电路(9)延时时间阈值T后控制负载开关电路(10)为负载供电。/n...

【技术特征摘要】
1.具有负载管理功能的太阳能充电控制电路，其特征在于，
包括太阳能电池延时接入电路(1)、蓄电池浮空电压检测电路(3)、蓄电池充电电压切换电路(5)、蓄电池充电电路(6)、充电管理IC芯片(7)、蓄电池欠压检测电路(8)、太阳能启动自锁电路(9)、负载开关电路(10)，蓄电池充电状态检测电路(11)；
太阳能电池延时接入电路(1)用于连接太阳能电池板延时输出其电压信号；
蓄电池浮空电压检测电路(3)用于连接蓄电池输出其浮空电压检测信号；
蓄电池充电电压切换电路(5)与蓄电池、蓄电池浮空电压检测电路(3)和充电管理IC芯片(7)相连接，蓄电池充电电压切换电路(5)用于获取蓄电池浮空电压检测电路(3)的输出信号判定蓄电池的电压等级并发送充电电压切换信号给充电管理IC芯片(7)；
蓄电池充电电路(6)连接蓄电池、太阳能电池延时接入电路(1)、蓄电池浮空电压检测电路(3)以及充电管理IC芯片(7)；
蓄电池充电电路(6)获取太阳能电池延时接入电路(1)和蓄电池浮空电压检测电路(3)的输出信号为蓄电池充电，充电管理IC芯片(7)管理蓄电池充电电路(6)充电；
负载开关电路(10)与蓄电池、蓄电池浮空电压检测电路(3)、充电管理IC芯片(7)、蓄电池欠压检测电路(8)、太阳能启动自锁电路(9)、蓄电池充电状态检测电路(11)相连；
蓄电池欠压检测电路(8)用于连接蓄电池输出其欠压检测信号给太阳能启动自锁电路(9)，太阳能启动自锁电路(9)获取欠压检测信号以及蓄电池充电状态检测电路(11)的输出信号后通过负载开关电路(10)停止为负载供电，太阳能启动自锁电路(9)延时时间阈值T后控制负载开关电路(10)为负载供电。


2.根据权利要求1所述的具有负载管理功能的太阳能充电控制电路，其特征在于：所述充电管理IC芯片(7)采用BQ2型充电芯片。


3.根据权利要求1所述的具有负载管理功能的太阳能充电控制电路，其特征在于：所述太阳能电池延时接入电路(1)包括电阻R111、电容C110、P沟道场效应管M110和N沟道场效应管M102，电阻R111的首端连接太阳能电池板的输入端VIN，太阳能电池板的地端接地，电阻R111的尾端经电容C110接地，电阻R111的尾端还连接稳压管Z110的负极，稳压管Z110的正极接地，电阻R111的首端还连接P沟道场效应管M110的S极，P沟道场效应管M110的S极经电阻R110连接P沟道场效应管M110的G极，P沟道场效应管M110的D极经电容C111接地；
P沟道场效应管M110的G极连接N沟道场效应管M102的D极，电阻R111的尾端还连接N沟道场效应管M102的G极，N沟道场效应管M102的G极经电阻R112连接N沟道场效应管M102的S极后接地；
P沟道场效应管M110的D极作为太阳能电池延时接入电路(1)的输出端VCC_CHARG_IN。


4.根据权利要求1所述的具有负载管理功能的太阳能充电控制电路，其特征在于：所述蓄电池浮空电压检测电路(3)包括集成运放U120B和第二采样电路，第二采样电路包括电阻R124和电阻R125，电阻R124的首端连接蓄电池的电源端V_BAT，蓄电池的地端接地，电阻R124的首端作为蓄电池浮空电压检测电路(3)的输入端，电阻R124的尾端经电阻R125接地，电阻R124的尾端还连接集成运放U120B的同相输入端，集成运放U120B的反相输入端连接有第二比较电压，集成运放U120B的输出端作为蓄电池浮空电压检测电路(3)的输出端BAT_VCC_LEVEL。


5.根据权利要求2所述的具有负载管理功能的太阳能充电控制电路，其特征在于：所述蓄电池充电电压切换电路(5)包括电阻R130，电阻R130的首端连接蓄电池的电源端V_BAT，电阻R130的尾端连接充电管理IC芯片(7)的CHARG_IC_VFB端，电阻R130并联有电容C130，电阻R130的尾端还经电阻R131连接NPN三极管Q130的集电极，NPN三极管Q130的基极经电阻R132连接充电管理IC芯片(7)的CHARG_IC_STA2端，NPN三极管Q130的基极经电阻R133连接NPN三极管Q130的发射极，电阻R130的尾端还经电阻R134连接NPN三极管Q130的发射极，NPN三极管Q130的发射极连接N沟道场效应管M130的D极，N沟道场效应管M130的G极经电阻R135连接蓄电池浮空电压检测电路(3)的输出端BAT_VCC_LEVEL；N沟道场效应管M130的G极经电阻R136连接N沟道场效应管M130的S极，N沟道场效应管M130的S极接地；
电阻R130的尾端还经电阻R137接地，电阻R130的尾端还经电阻R138连接NPN三极管Q131的集电极，NPN三极管Q131的基极经电阻R139连接充电管理IC芯片(7)的CHARG_IC_STA2端，NPN三极管Q131的基极经电阻R13A连接NPN三极管Q131的发射极，NPN三极管Q131的发射极接地。


6.根据权利要求2所述的具有负载管理功能的太阳能充电控制电路，其特征在于：所述蓄电池充电电路(6)包括电阻R310，电阻R310的一端连接太阳能电池延时接入电路(1)的输出端VCC_CHARG_IN，电阻R310的另一端连接充电管理IC芯片(7)的VCC端，电阻R310的另一端还连接电容C313的一端，电容C313的另一端接地，电容C313的另一端还连接电容C314的一端，电容C314的另一端连接充电管理IC芯片(7)的CHARG_IC_REGN端，电容C314的另一端还连接稳压管D13的正极，稳压管D13的负极经电阻R11连接充电管理IC芯片(7)的CHARG_IC_BTST端，稳压管D13的负极还经电容C315接地；
电阻R310的一端还经电容C310接地，电容C310并联有电容C311，电阻R310的一端还连接稳压管D310的负极，稳压管D310的正极连接蓄电池的电源端V_BAT，稳压管D310的正极还经电容C312接地，稳压管D310的负极还连接N沟道场效应管M310的D极，N沟道场效应管M310的G极连接充电管理IC芯片(7)的CHARG_IC_HIDRV端，N沟道场效应管M310的S极连接稳压管D13的负极，N沟道场效应管M310的S极还连接N沟道场效应管M311的D极，N沟道场效应管M311的G极连接充电管理IC芯片(7)的CHA...

【专利技术属性】
技术研发人员：江朝元，李靖，杨强，陈露，彭鹏，曹晓莉，罗本做，喻贵柯，封强，刘崇科，
申请(专利权)人：重庆英卡电子有限公司，
类型：新型
国别省市：重庆;50