一种太阳能组件的保护电路的制作方法

本实用新型实施例涉及电路设计领域，具体地涉及一种太阳能组件的保护电路。

背景技术：

太阳能组件，如薄膜太阳能组件在功率输出能力下降到无法满足负载系统使用时，会导致欠压保护，保护后电压再次爬升开机，然后再次欠压保护，反复循环，呈打嗝状态，这种状态对产品使用寿命有很大的影响。

技术实现要素：

本实用新型实施例提供一种太阳能组件的保护电路，能够在太阳能组件辐照度不足，输出功率不能满足负载功耗要求时，避免负载的反复打嗝重启，使电子元器件反复开机，避免对元器件的反复冲击，达到了保护电子元器件的作用。

本实用新型实施例提供了一种太阳能组件的保护电路，可以包括：

电压变化电路，所述电压变化电路的输入端与太阳能组件的输出端相连；

欠压保护电路，所述欠压保护电路的输入端与所述电压变化电路的输出端相连；

欠功率保护电路，所述欠功率保护电路的输入端分别与所述太阳能组件的输出端和所述欠压保护电路的输出端相连。

在本实用新型的示例性实施例中，所述欠功率保护电路可以包括:第一功率管、第二功率管、第一分压电路和功率电阻；所述第一功率管的发射极和集电极作为所述欠功率保护电路的输入端；

所述第一功率管的基极与所述欠压保护电路的输出端相连；

所述第一功率管的集电极通过所述第一分压电路分别与太阳能组件的输出端和所述第二功率管的栅极相连；

所述第一功率管的发射极接地；

所述第二功率管的漏极与所述功率电阻的第一端相连；

所述第二功率管的源极接地；

所述功率电阻的第二端与所述太阳能组件的输出端相连。

在本实用新型的示例性实施例中，所述第一分压电路可以包括:第一分压电阻、第二分压电阻、第三分压电阻和稳压二极管；

所述第一分压电阻串联于所述第一功率管的集电极和所述太阳能组件的输出端之间的连接线路中；

所述第二分压电阻串联于所述第一功率管的集电极和所述第二功率管的栅极之间的连接线路中；

所述第三分压电阻连接于所述第二功率管的栅极与地之间；

所述稳压二极管与所述第三分压电阻并联。

在本实用新型的示例性实施例中，所述欠压保护电路包括：第三功率管和稳压电路；

所述第三功率管的漏极与所述电压变化电路的输出端相连；

所述第三功率管的栅极与所述稳压电路的输出端相连；

所述第三功率管的源极作为所述欠压保护电路的输出端；

所述稳压电路的输入端与所述太阳能组件的输出端相连。

在本实用新型的示例性实施例中，所述稳压电路包括：第二分压电路和稳压集成二极管；所述稳压集成二极管包括：参考极、阴极和阳极；所述第二分压电路的输入端为所述稳压电路的输入端；所述阴极为所述稳压电路的输出端；

所述第二分压电路的输入端与所述太阳能组件的输出端相连；

所述第二分压电路的输出端与所述参考极相连；

所述阴极与所述第三功率管的栅极相连；

所述阳极接地。

在本实用新型的示例性实施例中，所述第二分压电路包括：第四分压电阻、第五分压电阻、第六分压电阻和滤波电容；

所述第四分压电阻串联于所述太阳能组件的输出端和所述参考极之间的连接线路中；

所述第五分压电阻串联于所述参考极和地之间；

所述滤波电容与所述第五分压电阻并联；

所述第六分压电阻的第一端与所述电压变化电路的输出端相连，所述第六分压电阻的第二端与所述第三功率管的栅极相连；

其中，所述第四分压电阻与所述太阳能组件的输出端相连的一端作为所述第二分压电路的输入端；所述第四分压电阻与所述参考极相连的一端作为所述第二分压电路的输出端。

在本实用新型的示例性实施例中，所述欠压保护电路还包括：电压回馈电路；

所述电压回馈电路连接于所述第三功率管的源极与所述稳压电路的输入端之间。

在本实用新型的示例性实施例中，所述电压回馈电路包括：第一二极管和第七分压电阻；

所述第一二极管的阴极与所述稳压集成二极管的参考极相连；

所述第一二极管的阳极与所述第七分压电阻的第一端相连；

所述第七分压电阻的第二端与所述第三功率管的源极相连。

在本实用新型的示例性实施例中，所述欠压保护电路的输出端和所述欠功率保护电路的输入端之间设置有限流电阻和第二二极管；

所述第二二极管的阳极与所述欠压保护电路的输出端相连；

所述第二二极管的阴极与所述限流电阻的第一端相连；

所述限流电阻的第二端与所述欠功率保护电路的输入端相连。

在本实用新型的示例性实施例中，所述电压变化电路包括：直流-直流DC-DC电压变化电路。

本实用新型实施例的有益效果可以包括：

1、本实用新型实施例的太阳能组件的保护电路可以包括：电压变化电路，所述电压变化电路输入端与太阳能组件的输出端相连；欠压保护电路，所述欠压保护电路的输入端与所述电压变化电路的输出端相连；欠功率保护电路，所述欠功率保护电路输入端分别与所述太阳能组件的输出端和所述欠压保护电路的输出端相连。通过该实施例方案，实现了在太阳能组件辐照度不足，输出功率不能满足负载功耗要求时，避免了负载的反复打嗝重启，使电子元器件反复开机，从而避免了对元器件的反复冲击，达到了保护电子元器件的作用。

2、在本实用新型实施例的所述欠功率保护电路可以包括:第一功率管、第二功率管、第一分压电路和功率电阻；所述第一功率管的发射极和集电极作为所述欠功率保护电路的输入端；所述第一功率管的基极与所述欠压保护电路的输出端相连；所述第一功率管的集电极通过所述第一分压电路分别与太阳能组件的输出端和所述第二功率管的栅极相连；所述第一功率管的发射极接地；所述第二功率管的漏极与所述功率电阻的第一端相连；所述第二功率管的源极接地；所述功率电阻的第二端与所述太阳能组件的输出端相连。通过该实施例方案，使得通过第一功率管和第二功率管的配合，在太阳能组件辐照度不足，输出功率不能满足负载功耗要求时，通过功率电阻将太阳能组件的输出电压保持在欠压保护点以下，直至到辐照度再次增强，太阳能组件的输出电压升到欠压保护点以上，为避免负载的反复打嗝重启提供了技术基础。

3、在本实用新型实施例的所述第一分压电路可以包括:第一分压电阻、第二分压电阻、第三分压电阻和稳压二极管；所述第一分压电阻串联于所述第一功率管的集电极和所述太阳能组件的输出端之间的连接线路中；所述第二分压电阻串联于所述第一功率管的集电极和所述第二功率管的栅极之间的连接线路中；所述第三分压电阻连接于所述第二功率管的栅极与地之间；所述稳压二极管与所述第三分压电阻并联。通过该实施例方案，保障了第二功率管的栅极输入电压的稳定性，从而提高了欠功率保护的可靠性。

4、在本实用新型实施例的所述欠压保护电路包括：第三功率管和稳压电路；所述第三功率管的漏极与所述电压变化电路的输出端相连；所述第三功率管的栅极与所述稳压电路的输出端相连；所述第三功率管的源极作为所述欠压保护电路的输出端；所述稳压电路的输入端与所述太阳能组件的输出端相连。通过该实施例方案，实现了在太阳能组件辐照度不足，输出功率不能满足负载功耗要求时，对太阳能组件进行欠压保护。

5、在本实用新型实施例的所述稳压电路包括：第二分压电路和稳压集成二极管；所述稳压集成二极管包括：参考极、阴极和阳极；所述第二分压电路的输入端为所述稳压电路的输入端；所述阴极为所述稳压电路的输出端；所述第二分压电路的输入端与所述太阳能组件的输出端相连；所述第二分压电路的输出端与所述参考极相连；所述阴极与所述第三功率管的栅极相连；所述阳极接地。通过该实施例方案，实现了第三功率管的栅极的输入电压准确根据太阳能组件的输出电压变化，从而实现了准确检测太阳能组件的输出电压的目的。

6、在本实用新型实施例的所述欠压保护电路还可以包括：电压回馈电路；所述电压回馈电路连接于所述第三功率管的源极与所述稳压电路的输入端之间。通过该实施例方案，实现了在太阳能组件关机时降低关机电压，即关机时太阳能组件的输出电压可以比较低，加强对太阳能组件的保护。

附图说明

图1是本实用新型实施例的太阳能组件的保护电路的结构示意图；

图2是本实用新型实施例的欠功率保护电路的结构示意图；

图3是本实用新型实施例的欠压保护电路的第一种结构示意图；

图4是本实用新型实施例的欠压保护电路的第二种结构示意图；

图5是本实用新型实施例的太阳能组件的保护电路的连接示意图；

图6是本实用新型实施例的稳压电路的连接结构示意图。

附图标记说明

1为太阳能组件的保护电路，2为太阳能组件，11为电压变化电路，12为欠压保护电路，13为欠功率保护电路，121和Q3为第三功率管，122为稳压电路，1221为第二分压电路，12211为第四分压电阻，12212为第五分压电阻，12213为第六分压电阻，12214为滤波电容，1222为稳压集成二极管，R为稳压集成二极管的参考极，K为稳压集成二极管的阴极，A为稳压集成二极管的阳极，123为电压回馈电路，1231为第一二极管，1232为第七分压电阻，131和Q1为第一功率管，132和Q2为第二功率管，133为第一分压电路，1331为第一分压电阻，1332为第二分压电阻，1333为第三分压电阻，1334为稳压二极管，134为功率电阻，14为限流电阻，15为第二二极管，Vin为太阳能组件的输出电压，Vout1为电压变化电路的输出电压，Vout2为欠压保护电路的输出电压，GND为接地。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电气连接、实体连接或通信连接等；可以是直接相连(即两个部件直接相连为两个部件之间未连接有其他部件)，也可以通过中间媒介间接相连(即两个部件间接相连为两个部件之间还连接有其他部件)，也可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例一

一种太阳能组件的保护电路1，如图1、图5所示，可以包括：

电压变化电路11，所述电压变化电路11的输入端与太阳能组件2的输出端(Vin)相连；

欠压保护电路12，所述欠压保护电路12的输入端与所述电压变化电路11的输出端(Vout1)相连；

欠功率保护电路13，所述欠功率保护电路13的输入端分别与所述太阳能组件2的输出端和所述欠压保护电路12的输出端(Vout2)相连。

在本实用新型的示例性实施例中，已知太阳能组件在功率输出能力下降到无法满足负载系统使用时，会导致欠压保护，保护后电压再次爬升开机，然后再次欠压保护，反复循环，呈打嗝状态。

在本实用新型的示例性实施例中，设置了欠功率保护电路13，欠功率保护电路13的输入端分别与所述太阳能组件2的输出端和所述欠压保护电路12的输出端相连，使得在太阳能组件输出功率不能满足负载功耗要求时，通过欠功率保护电路13作为欠电压保护电路12的闭环反馈电路，可以采集欠压保护电路12的输出电压，并根据该输出电压将太阳能组件的输出电压锁定在欠压保护点以下，避免了负载的反复打嗝重启，使电子元器件反复开机，从而避免了对元器件的反复冲击，达到了保护电子元器件的作用。

在本实用新型的示例性实施例中，所述电压变化电路可以包括：直流-直流DC-DC电压变化电路。

实施例二

该实施例在实施例一的基础上，如图2、图5所示，给出了欠功率保护电路13的一种具体实施方式。

在本实用新型的示例性实施例中，所述欠功率保护电路13可以包括:第一功率管131、第二功率管132、第一分压电路133和功率电阻134；所述第一功率管131的发射极和集电极作为所述欠功率保护电路13的输入端；

所述第一功率管131的基极与所述欠压保护电路12的输出端相连；

所述第一功率管131的集电极通过所述第一分压电路133分别与太阳能组件2的输出端和所述第二功率管132的栅极相连；

所述第一功率管131的发射极接地；

所述第二功率管132的漏极与所述功率电阻134的第一端相连；

所述第二功率管132的源极接地；

所述功率电阻134的第二端与所述太阳能组件2的输出端相连。

在本实用新型的示例性实施例中，对于该第一功率管131和第二功率管132的选型不做限制，可以根据不同的应用场景或需求自行定义。例如，该第一功率管131和第二功率管132均可以为三极管或场效应晶体管。其中，第一功率管131可以选择采用三极管，具体可以选择NPN型三极管(如图5中的Q1)；第二功率管132可以选择金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET(简称MOS管)，具体可以选择N沟道MOS管(如图5中的Q2)。

在本实用新型的示例性实施例中，根据太阳能组件2(如薄膜太阳能组件)的特性，当太阳能组件2在辐照度变弱的情况下，太阳能组件2所能提供的功率也逐步下降，当太阳能组件2的输出功率不能够满足负载的运行功率的时候，太阳能组件2的输出电压(Vin)逐步降低，当第一次触发了负载的欠压保护后，欠压保护电路12的输出端的输出电压(Vout2)为零，此时第一功率管131(Q1)的基极为低，Q1的集电极和发射极截止，Q1的集电极抬高为高电平，第二功率管132(Q2)的漏极对地开通，功率电阻134作为负载加在太阳能组件的输出端(Vin)。因为功率电阻的功耗大于负载系统的功耗，所以在辐照度逐渐变弱的趋势下，太阳能组件的输出电压(Vin)不会再次升起，直到辐照度再次增强。

在本实用新型的示例性实施例中，当太阳能组件2的输出电压(Vin)升到欠压保护点以上时，可以通过电压变化电路11(如降压Buck电路)，把太阳能组件2的输出电压转换成稳定的电压(如8V)输出。当Vout2输出8V电压时，Q2的基极为高，NPN三极管Q1的集电极和发射极开通，Q1的集电极为低电平，N沟道MOS管Q2的漏极对地关断，功率电阻134不在起作用。

在本实用新型的示例性实施例中，通过上述实施例方案，使得通过第一功率管131和第二功率管132的配合，在太阳能组件2辐照度不足，输出功率不能满足负载功耗要求时，通过功率电阻134将太阳能组件2的输出电压保持在欠压保护点以下，直至到辐照度再次增强，太阳能组件2的输出电压升到欠压保护点以上，为避免负载(即太阳能组件2)的反复打嗝重启提供了技术基础。

在本实用新型的示例性实施例中，所述欠压保护电路12的输出端和所述欠功率保护电路13的输入端之间可以设置有限流电阻14和第二二极管15；所述第二二极管15的阳极可以与所述欠压保护电路12的输出端相连；所述第二二极管15的阴极可以与所述限流电阻14的第一端相连；所述限流电阻14的第二端可以与所述欠功率保护电路13的输入端相连。通过该实施例方案，实现了第一功率管131采用三极管时，欠压保护电路12的输出电压可以通过限流电阻14获取第一功率管131的基极电流。

实施例三

该实施例在实施例二的基础上，给出了第一分压电路133的一种具体实施方式。

在本实用新型的示例性实施例中，所述第一分压电路133可以包括:第一分压电阻1331、第二分压电阻1332、第三分压电阻1333和稳压二极管1334；

所述第一分压电阻1331串联于所述第一功率管131的集电极和所述太阳能组件2的输出端之间的连接线路中；具体地，所述第一分压电阻1331的第一端与所述第一功率管131的集电极相连，所述第一分压电阻1331的第二端与所述太阳能组件2的输出端相连；

所述第二分压电阻1332串联于所述第一功率管131的集电极和所述第二功率管132的栅极之间的连接线路中；具体地，所述第二分压电阻1332的第一端与所述第一功率管131的集电极相连，所述第二分压电阻1332的第二端与所述第二功率管132的栅极相连；

所述第三分压电阻1333连接于所述第二功率管132的栅极与地GND之间；

所述稳压二极管1334与所述第三分压电阻1333并联，其中，所述稳压二极管1334的阳极接地。

在本实用新型的示例性实施例中，通过第一分压电阻1331、第二分压电阻1332和第三分压电阻1333可以实现对太阳能组件2的输出电压进行分压，从而使得第一功率管131的集电极端根据太阳能组件2的输出电压的变化对第二功率管132的栅极电压进行控制，实现了对第二功率管132的导通或截止的控制，继而实现了对功率电阻134上的功率电压的控制，从而可以根据太阳能组件2的输出电压变化来控制功率电阻134的电压，为太阳能组件2的输出功率不能满足负载功耗要求时，通过功率电阻134将太阳能组件2的输出电压保持在欠压保护点以下提供了技术基础。另外，通过稳压二极管1334的设置，保障了第二功率管132的栅极输入电压的稳定性，从而提高了欠功率保护的可靠性。

实施例四

该实施例在上述任意实施例的基础上，如图3、图5所示，给出了欠压保护电路12的一种具体实施方式。

在本实用新型的示例性实施例中，所述欠压保护电路12可以包括：第三功率管121和稳压电路122；

所述第三功率管121的漏极与所述电压变化电路11的输出端相连；

所述第三功率管121的栅极与所述稳压电路122的输出端相连；

所述第三功率管121的源极作为所述欠压保护电路12的输出端；

所述稳压电路122的输入端与所述太阳能组件2的输出端相连。

在本实用新型的示例性实施例中，通过该实施例方案，实现了在太阳能组件辐照度不足，输出功率不能满足负载功耗要求时，对太阳能组件进行欠压保护。

在本实用新型的示例性实施例中，对于该第三功率管121的选型不做限制，可以根据不同的应用场景或需求自行定义。例如，该第三功率管121可以为三极管或场效应晶体管。具体实施中，第一功率管131可以选择采用MOS管，具体可以选择P沟道MOS管(如图5中的Q3)。

在本实用新型的示例性实施例中，对于稳压电路122的具体电路结构或选型也不做限制，可以根据不同的应用场景或需求自行定义。

实施例五

该实施例在实施例四的基础上，如图5、图6所示，给出了稳压电路122的一种具体实施方式。

在本实用新型的示例性实施例中，所述稳压电路122可以包括：第二分压电路1221和稳压集成二极管1222；所述稳压集成二极管1222可以包括：参考极R、阴极K和阳极A；所述第二分压电路1221的输入端为所述稳压电路的输入端；所述阴极K为所述稳压电路122的输出端；

所述第二分压电路1221的输入端与所述太阳能组件2的输出端相连；

所述第二分压电路1221的输出端与所述参考极R相连；

所述阴极K与所述第三功率管121的栅极相连；

所述阳极A接地。

在本实用新型的示例性实施例中，对于稳压电路122的具体选型不做限制，可以根据不同的应用场景和需求自行定义。例如，可以根据实际电压需求选择可控精密稳压源TL431等。

在本实用新型的示例性实施例中，通过该稳压电路，实现了第三功率管121的栅极的输入电压准确根据太阳能组件的输出电压变化，从而实现了准确检测太阳能组件的输出电压的目的。

在本实用新型的示例性实施例中，所述第二分压电路1221可以包括：第四分压电阻12211、第五分压电阻12212、第六分压电阻12213和滤波电容12214；

所述第四分压电阻12211串联于所述太阳能组件2的输出端和所述参考极R之间的连接线路中；具体地，所述第四分压电阻12211的第一端与所述太阳能组件2的输出端相连，所述第四分压电阻12211的第二端与所述参考极R相连；

所述第五分压电阻12212串联于所述参考极R和地GND之间；

所述滤波电容12214与所述第五分压电阻12212并联；

所述第六分压电阻12213的第一端与所述电压变化电路11的输出端相连，所述第六分压电阻12213的第二端与所述第三功率管121的栅极相连；

其中，所述第四分压电阻12211与所述太阳能组件2的输出端相连的一端作为所述第二分压电路1221的输入端；所述第四分压电阻12211与所述参考极R相连的一端作为所述第二分压电路1221的输出端。

在本实用新型的示例性实施例中，通过该实施例方案，实现了准确根据太阳能组件2的输出电压来控制稳压集成二极管1222的导通电压，实现了根据太阳能组件2的输出电压控制第三功率管121的导通或关断，从而实现了对太阳能组件2的输出电压进行监控，达到欠压保护的目的。

实施例六

该实施例在实施例五的基础上，如图4、图5所示，给出了欠压保护电路12的电压回馈电路123实施例。

在本实用新型的示例性实施例中，所述欠压保护电路12还可以包括：电压回馈电路123；所述电压回馈电路123可以连接于所述第三功率管121的源极与所述稳压电路122的输入端之间。

在本实用新型的示例性实施例中，通过该实施例方案，实现了在太阳能组件关机时降低关机电压，即关机时太阳能组件的输出电压可以比较低，加强对太阳能组件的保护。例如，如果关机之前太阳能组件2的输出电压为24V，在设置欠压保护电路12之前，关机时太阳能组件2的输出电压还为24V，在设置欠压保护电路12后，可以使得太阳能组件2的输出电压保持在23V左右，降低了关机电压。

在本实用新型的示例性实施例中，所述电压回馈电路123可以包括：第一二极管1231和第七分压电阻1232；

所述第一二极管1231的阴极与所述稳压集成二极管的参考极R相连；

所述第一二极管1231的阳极与所述第七分压电阻1232的第一端相连；

所述第七分压电阻1232的第二端与所述第三功率管121的源极相连。

以上结合附图详细描述了本实用新型的可选实施方式，但是，本实用新型并不限于此。在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本实用新型所公开的内容，均属于本实用新型的保护范围。