專利名稱：太陽能充電電路的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及太陽能發(fā)電技術領域，具體涉及太陽能充電電路。
背景技術：
現有的太陽能充電技術中，一部分電路是直接采用開關管控制充電電路的導通與斷開的，在充電主回路中沒有續(xù)流回路，充電電流不連續(xù)，電流采樣困難，給最大功率點跟蹤性能的提高帶來了障礙；充電電流的突變造成充電開關管的沖擊電壓應力很大，容易造成開關管過壓擊穿事故的發(fā)生；同時蓄電池兩端的電壓波動劇烈，電磁干擾嚴重，也降低了蓄電池的使用壽命。為此在太陽能充電電路中增加了儲能電感和續(xù)流二極管，構成了 BUCK型充電電路，但是由于BUCK電路中的續(xù)流回路的存在，如果蓄電池不慎極性反接，則會造成蓄電池經過續(xù)流回路造成短路，從而引發(fā)火災、人身傷害等嚴重事故。
發(fā)明內容本實用新型旨在給出一種太陽能充電電路，尤其是一種新的電路拓撲結構，以解決蓄電池不慎帶電極性反接造成蓄電池在續(xù)流回路中形成短路引發(fā)事故的問題。為此給出太陽能充電電路，包括充電主開關管VTl和儲能電感LI，它們串聯(lián)后再與所接入的太陽能電池PV和所接入的蓄電池BAT串聯(lián)形成充電主回路；包括與太陽能電池PV并聯(lián)的續(xù)流二極管D1，續(xù)流二極管D1、儲能電感LI和蓄電池BAT串聯(lián)形成續(xù)流回路；其特征是有輔助開關管SI與續(xù)流二極管Dl串聯(lián)后再與太陽能電池PV并聯(lián)，輔助開關管SI受蓄電池BAT接入極性控制，蓄電池BAT帶電接入極性正確則輔助開關管SI導通，蓄電池BAT帶電極性反接則輔助開關管SI關斷。太陽能充電電路的工作原理是，太陽能電池PV、充電主開關管VT1、儲能電感LI、蓄電池BAT串聯(lián)形成充電主回路，續(xù)流二極管D1、電感LI、蓄電池BAT串聯(lián)形成續(xù)流回路，充電主開關管VTl可以采用PWM控制方式，蓄電池BAT充電電流連續(xù)，電流采樣方便，提高了最大功率點跟蹤(MPPT)的性能；由于續(xù)流回路的存在，降低了充電主開關管VTl的沖擊電壓應力，保證了充電主開關管VTl可靠地工作；同時蓄電池BAT兩端的電壓波動降低，減小了電磁干擾，有利于延長蓄電池BAT的使用壽命。充電主開關管VTl可以是帶寄生體二極管的MOSFET管或IGBT管。本實用新型的有益效果是，輔助開關管SI與續(xù)流二極管Dl串聯(lián)后再與太陽能電池PV并聯(lián)，輔助開關管SI受蓄電池BAT帶電接入極性控制，當蓄電池BAT帶電接入極性正確時，輔助開關管SI導通，續(xù)流回路功能正常，如果發(fā)生蓄電池BAT帶電極性反接，則輔助開關管SI關斷，防止了蓄電池BAT帶電極性反接時續(xù)流回路短路，從而避免了蓄電池BAT起火造成人身傷害及財產損失事故的發(fā)生。輔助開關管SI可以是MOSFET管或IGBT管。本實用新型優(yōu)選地，在充電主回路和續(xù)流回路的公共部分還串接有用于防止蓄電池BAT向太陽能電池PV放電的防倒流管VT2，防止了夜間或者沒有太陽光時，蓄電池BAT對太陽能電池PV進行反向電流倒灌，避免了蓄電池BAT的能量損失。防倒流管VT2可以是單獨的二極管或帶寄生體二極管的MOSFET管或IGBT管，防倒流管VT2也可以是繼電器或接觸器。進一步地，充電主開關管VTl可以是帶寄生體二極管的MOSFET管或IGBT管，其不在續(xù)流回路中。充電主開關管VTl和續(xù)流二極管Dl構成太陽能電池極性反接保護電路，當蓄電池BAT正確連接時，如果太陽能電池PV極性反接，主開關管VTl的寄生二極管和二極管Dl就對太陽能電池PV形成短路通道，太陽能電池PV本身是允許輸出短路的，這就避免了蓄電池BAT電壓和太陽能電池PV電壓同向疊加造成防倒流管VT2過壓損壞。本實用新型還可以包括二極管VDl和光耦Ul，二極管VDl與光耦Ul內部的光電二極管同向串聯(lián)后接在蓄電池BAT的正、負極之間，通過光耦Ul實現蓄電池B AT接入極性對輔助開關管SI的控制。二極管VDl的作用是防止光耦Ul內部的光電二極管反向過壓損壞。在此基礎上更優(yōu)選地，輔助開關管SI的驅動電壓由蓄電池BAT的輸出電壓轉換而成，蓄電池BAT帶電接入極性正確則提供此驅動電壓，蓄電池BAT帶電極性反接則不提供此驅動電壓，進一步保證蓄電池BAT反接時的安全保護。本實用新型采用上述技術方案，充電電流連續(xù)平滑，充電電流采樣方便，提高了最大功率點跟蹤的效率。同時，由于續(xù)流回路的作用，充電主開關管VTl的沖擊電壓應力很小，大大降低了熱損耗，保證了充電主開關管VTl安全可靠地工作。本實用新型電路拓撲簡單，系統(tǒng)效率高，同時具有防倒流、防止太陽能電池PV極性反接損壞、防止蓄電池BAT極性反接損壞的保護功能。

圖I是太陽能充電電路第一個實施例原理圖。圖2是太陽能充電電路第二個實施例原理圖。圖3是太陽能充電電路第三個實施例原理圖。圖4是太陽能充電電路第四個實施例原理圖。圖5是太陽能充電電路第五個實施例原理圖。圖6是蓄電池接入極性控制驅動電路原理圖。圖7是產生驅動電壓的開關電源電路原理圖。
具體實施方式
如圖1、2、3、4或5，充電主開關管VT1、儲能電感LI、太陽能電池PV和蓄電池BAT串聯(lián)形成充電主回路，太陽能電池PV在充電主回路中向蓄電池BAT充電。續(xù)流二極管Dl與太陽能電池PV并聯(lián)，續(xù)流二極管D1、儲能電感LI和蓄電池BAT串聯(lián)形成續(xù)流回路。充電主開關管VTl不在續(xù)流回路中在如圖1、2或5所示的實施例中，充電主開關管VTl接在太陽能電池接線端子負極PV-;在如圖3或4所示的實施例中，充電主開關管VTl接在太陽能電池接線端子正極PV+。防倒流管VT2則串接在充電主回路與續(xù)流回路的公共部分在如圖1、2、3或4所示的實施例中，防倒流管VT2接在蓄電池接線端子負極BAT-，儲能電感LI接在蓄電池接線端子正極BAT+ ;在如圖5所示的實施例中，防倒流管VT2接在蓄電池接線端子正極BAT+,儲能電感LI接在蓄電池接線端子負極BAT-。[0022]充電主開關管VTl在這些實施例中是帶寄生體二極管的MOSFET管或IGBT管，受太陽能充電電路之外的控制系統(tǒng)控制導通和關斷。防倒流管VT2用于防止蓄電池BAT向太陽能電池PV放電。防倒流管VT2在這些實施例中是帶寄生體二極管的MOSFET管或IGBT管，受太陽能充電電路之外的控制系統(tǒng)控制；在其它實施例中可以改為是獨立的二極管；在其它實施例中也可以改為是繼電器或接觸器，受太陽能充電電路之外的控制系統(tǒng)控制。當太陽能電池PV不慎反接時，太陽能電池PV就經充電主開關管VTl的寄生二極管和續(xù)流二極管Dl被短接，避免了蓄電池BAT電壓和太陽能電池PV電壓同向疊加造成防倒流管VT2的過壓損壞。輔助開關管SI與續(xù)流二極管Dl串聯(lián)后再與太陽能電池PV并聯(lián)。輔助開關管SI受蓄電池BAT帶電接入極性控制，具體地通過蓄電池接入極性控制驅動電路實現控制在如圖1、3或5所示的實施例中，輔助開關管SI接在續(xù)流二極管DI的陽極端；在如圖2或4所示的實施例中，輔助開關管SI接在續(xù)流二極管Dl的陰極端。輔助開關管SI在這些實施例中是MOSFET管或IGBT管。蓄電池BAT帶電接入極性正確則輔助開關管SI導通，蓄電池BAT帶電極性反接則輔助開關管SI關斷，具體的實現可以如圖6所示，二極管VDl與光耦Ul內部的光電二極管同向串聯(lián)后接在蓄電池BAT的正、負極之間，通過光耦Ul實現蓄電池BAT接入極性對輔助開關管SI的控制當蓄電池BAT帶電極性反接時，蓄電池正極接線端子BAT+電位低于蓄電池負極接線端子BAT-，施加電壓與光耦Ul內部的光電二極管方向相反，光耦Ul不導通，輔助開關管SI就保持關斷，此時，與光耦Ul內部的光電二極管同向串聯(lián)的二極管VDl能夠防止光耦Ul內部的光電二極管反向過壓損壞；當蓄電池BAT帶電正接(即接入極性正確)時，蓄電池正極接線端子BAT+電位高于蓄電池負極接線端子BAT-，光耦Ul導通，輔助開關管SI隨之導通?？梢?，當蓄電池BAT帶電極性反接時，輔助開關管SI關斷，續(xù)流回路就不會接通；當蓄電池BAT帶電正接時，輔助開關管SI導通，續(xù)流回路接通。圖6中，施加在VCCl+與VCCl-之間的驅動電壓用于驅動輔助開關管SI，此驅動電壓可以由蓄電池BAT的輸出電壓轉換而成，蓄電池BAT帶電接入極性正確則提供此驅動電壓，蓄電池BAT帶電極性反接則不提供此驅動電壓，具體可以由如圖7所示的開關電源電路產生。圖7中，蓄電池正極接線端子BAT+和二極管D2的陽極連接，二極管D2的陰極和控制芯片U2的供電電源端(7腳)、電容Cl的正極、二極管D3的陰極、變壓器Tl的第一繞組的同名端I腳連接，變壓器Tl的第一繞組的異名端2腳和開關管Ql的漏極連接，開關管Ql的源極和蓄電池負極接線端子BAT-連接，電容Cl的負極和蓄電池負極接線端子BAT-連接，二極管D3的陽極和變壓器Tl的第二繞組的異名端3腳連接，變壓器Tl的第二繞組的同名端4腳和蓄電池負極接線端子BAT-連接。控制芯片U2的補償端COM (I腳)和電容C2的一端連接，電容C2的另一端和蓄電池負極接線端子BAT-連接，控制芯片U2的參考電源輸出端VREF (8腳)和電容C3的一端、電阻R4的一端連接，電容C3的另一端和蓄電池負極接線端子BAT-連接，控制芯片U2的RT/CT端(4腳)和電阻R4的另一端、電容C4的一端連接，電容C4的另一端和蓄電池負極接線端子BAT-連接?？刂菩酒琔2的輸出端(6腳)和電阻R5的一端連接，電阻R5的另一端和開關管Ql的柵極、電阻R6的一端連接，電阻R6的另一端和蓄電池負極接線端子BAT-連接。控制芯片U2的內部誤差放大器的同相輸入端(2腳)、電流檢測輸入端(3腳)、接地端(5腳)和蓄電池負極接線端子BAT-連接。變壓器Tl的輸出繞組的同名端和二極管D4的陽極連接，二極管D4的陰極和電感L2的一端連接，電感L2的另一端和電容C5的正極、電阻R7的一端連接，電容C5的負極、電阻R7的另一端和變壓器Tl的輸出繞組的異名端連接。電容C5的正極輸出即為VCC1+，電容C5的負極輸出即為VCC1-。控制芯片U2的型號是UC3845。當蓄電池BAT帶電極性反接時，由于二極管D2的單向導通作用，變壓器Tl副邊輸出電壓為0，即沒有輸出電壓，從而不能為圖6中的輔 助開關管SI提供驅動電壓，開關管SI就無法導通，續(xù)流回路一直斷開，保證了蓄電池BAT反接時的安全保護。當蓄電池BAT帶電正接時，變壓器Tl副邊輸出電壓正常，為圖6中的輔助開關管SI提供了驅動電壓，同時圖6中的光耦Ul檢測到蓄電池BAT接入極性正確，就控制輔助開關管SI被驅動導通，續(xù)流回路接通，太陽能充電電路正常工作。最后應當說明的是，通過改變充電主回路中的充電主開關管VT1、防倒流管VT2和儲能電感LI的位置，還可以得到其他電路拓撲實施例。以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非對本實用新型保護范圍的限制，盡管參照較佳實施例對本實用新型作了詳細說明，本領域的普通技術人員可以對本實用新型的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型技術方案的實質和范圍。
權利要求1.太陽能充電電路， 包括充電主開關管VTl和儲能電感LI，它們串聯(lián)后再與所接入的太陽能電池PV和所接入的蓄電池BAT串聯(lián)形成充電主回路； 包括與太陽能電池PV并聯(lián)的續(xù)流二極管Dl，續(xù)流二極管Dl、儲能電感LI和蓄電池BAT串聯(lián)形成續(xù)流回路； 其特征是 有輔助開關管SI與續(xù)流二極管Dl串聯(lián)后再與太陽能電池PV并聯(lián)，輔助開關管SI受蓄電池BAT接入極性控制，蓄電池BAT帶電接入極性正確則輔助開關管SI導通，蓄電池BAT帶電極性反接則輔助開關管SI關斷。
2.根據權利要求I所述的太陽能充電電路，其特征是，充電主開關管VTl是帶寄生體二極管的MOSFET管或IGBT管。
3.根據權利要求2所述的太陽能充電電路，其特征是，充電主開關管VTl不在續(xù)流回路中。
4.根據權利要求I或3所述的太陽能充電電路，其特征是，在充電主回路和續(xù)流回路的公共部分還串接有用于防止蓄電池BAT向太陽能電池PV放電的防倒流管VT2。
5.根據權利要求4所述的太陽能充電電路，其特征是，防倒流管VT2是單獨的二極管或帶寄生體二極管的MOSFET管或IGBT管。
6.根據權利要求4所述的太陽能充電電路，其特征是，防倒流管VT2是繼電器或接觸器。
7.據權利要求I所述的太陽能充電電路，其特征是，包括二極管VDl和光耦U1，二極管VDl與光耦Ul內部的光電二極管同向串聯(lián)后接在蓄電池BAT的正、負極之間，通過光耦Ul實現蓄電池BAT接入極性對輔助開關管SI的控制。
8.根據權利要求7所述的太陽能充電電路，其特征是，輔助開關管SI的驅動電壓由蓄電池BAT的輸出電壓轉換而成，蓄電池BAT帶電接入極性正確則提供此驅動電壓，蓄電池BAT帶電極性反接則不提供此驅動電壓。
9.根據權利要求I所述的太陽能充電電路，其特征是，輔助開關管SI是MOSFET管或IGBT 管。
專利摘要本實用新型涉及太陽能發(fā)電技術領域，具體涉及太陽能充電電路，包括充電主開關管VT1和儲能電感L1，它們串聯(lián)后再與所接入的太陽能電池PV和所接入的蓄電池BAT串聯(lián)形成充電主回路；包括與太陽能電池PV并聯(lián)的續(xù)流二極管D1，續(xù)流二極管D1、儲能電感L1和蓄電池BAT串聯(lián)形成續(xù)流回路；有輔助開關管S1與續(xù)流二極管D1串聯(lián)后再與太陽能電池PV并聯(lián)，輔助開關管S1受蓄電池BAT接入極性控制，蓄電池BAT帶電接入極性正確則輔助開關管S1導通，蓄電池BAT帶電極性反接則輔助開關管S1關斷。本實用新型解決了蓄電池不慎帶電極性反接造成蓄電池在續(xù)流回路中形成短路引發(fā)事故的問題。
文檔編號H02J7/00GK202535116SQ201220183839
公開日2012年11月14日 申請日期2012年4月27日 優(yōu)先權日2012年4月27日
發(fā)明者宋青華, 徐海波, 韓軍良 申請人:廣東易事特電源股份有限公司