具有限压保护功能的光伏电池采样电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及采样电路领域，具体地，涉及一种具有限压保护功能的光伏电池米样电路。
【背景技术】
[0002]光伏电池(也叫PV电池)，是太阳能光伏电池的简称，它是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。
[0003]PV电池的直流电流-电压(1-V)测量可以利用直流1-V曲线图对PV电池进行评测，1-V曲线图通常表示太阳能电池产生的电流与电压的函数关系。电池能够产生的最大功率(PMAX)出现在最大电流(IMAX)和电压(VMAX)点，曲线下方的面积表示不同电压下电池能够产生的最大输出功率。生成这种1-V曲线图需要对光伏电池进行采样，以准确测量电流和电压。
[0004]现有技术中，一般利用专门的测量工具(例如安培计和电压源)，或者集成了电源和测量功能的仪器(例如数字源表或者源测量单元)，生成这种ι-ν曲线图。为了适应这类应用的需求，测试设备必须能够在PV电池测量可用的量程范围内提供电压源并吸收电流，同时，提供分析功能以准确测量电流和电压，使用设备较多、成本较高。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的就在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种结构简单、使用方便、成本低的具有限压保护功能的光伏电池采样电路，该采样电路还设置有钳位保护电路，还能对采样电路提供限压保护。
[0006]本实用新型解决上述问题所采用的技术方案是:
[0007]具有限压保护功能的光伏电池采样电路，包括光伏电池、运算放大器F、滑动变阻器R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、两个ADC转换器；光伏电池的负极通过电阻R6接地、正极连接输入电源Vo ;滑动变阻器R4与电阻R5串联后滑动变阻器R4连接光伏电池的正极，电阻R5接地；所述运算放大器F的同相输入端连接光伏电池的负极，反相输入端通过电阻R7接地，输出端与一个ADC转换器的输入端相连；所述电阻R8连接在运算放大器F的输出端和反相输入端之间；另一个ADC转换器的输入端连接在电阻R5和滑动变阻器R4之间；所述ADC转换器的输入端还设置有对输入信号进行限压保护的钳位保护电路。
[0008]作为本实用新型的进一步改进，所述钳位保护电路由2个二极管构成，一个二极管正极连接ADC转换器的输入端、负极连接电源VDD，另一个二极管正极接地、负极连接ADC转换器的输入端。
[0009]作为本实用新型的又一改进，上述具有限压保护功能的光伏电池采样电路还包括滤波电容C2，滤波电容C2 —端连接输入电源Vo，另一端接地。
[0010]优选的，所述电阻R6的阻值为0.1 Ω。
[0011]作为本实用新型的再一改进，上述具有限压保护功能的光伏电池采样电路还包括两个低通滤波电路，第一个低通滤波电路由电阻Rl和电容Cl构成，电阻Rl的一端连接运算放大器F的输出端，电容Cl的一端接地，电阻Rl的另一端和电容Cl的另一端均连接一个ADC转换器的输入端；第二个低通滤波电路由电阻R2和电容C3构成，电阻R2的一端连接在电阻R5和滑动变阻器R4之间，电容C3的一端接地，电阻R2的另一端和电容C3的另一端均连接另一个ADC转换器的输入端。
[0012]综上，本实用新型的有益效果是:
[0013]本实用新型的采样电路的电路结构简单，可以与单片机配合，简单、方便地实现光伏电池的电流和电压采样，无需使用其他的传感器和复杂的设备，成本低；本实用新型的采样电路还设置有钳位保护电路，还能对采样电路的ADC转换器提供限压保护。
【附图说明】
[0014]图1是本实用新型的电路原理图。
【具体实施方式】
[0015]下面结合实施例及附图，对本实用新型作进一步地的详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。
[0016]实施例1:
[0017]如图1所示，具有限压保护功能的光伏电池采样电路，包括光伏电池、运算放大器F、滑动变阻器R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、第一 ADC转换器ADC0、第二 ADC转换器ADC1、滤波电容C2 ;光伏电池的负极通过电阻R6接地、正极连接输入电源Vo ;滑动变阻器R4与电阻R5串联后滑动变阻器R4连接光伏电池的正极，电阻R5接地；所述运算放大器F的同相输入端连接光伏电池的负极，反相输入端通过电阻R7接地，输出端与第一 ADC转换器ADCO的输入端相连，电源端连接+5V直流电源，接地端接地；所述电阻R8连接在运算放大器F的输出端和反相输入端之间；第二 ADC转换器ADCl的输入端连接在电阻R5和滑动变阻器R4之间；滤波电容C2—端连接输入电源Vo，另一端接地。两个ADC转换器(第一ADC转换器ADCO、第二 ADC转换器ADCl)为用于数据的模数转换的模数转换器，第一 ADC转换器ADC0、第二 ADC转换器ADCl均具有电源端和接地端，其电源端连接电源VDD、接地端接地。输入电源Vo来自外部电路，可用于对光伏电池充电。
[0018]为了防止进入两个ADC转换器的电压过大造成芯片损坏，本实施例中还利用钳位保护二极管进行限压保护，分别在第一 ADC转换器ADC0、第二 ADC转换器ADCl的输入端设置对输入信号进行限压保护的钳位保护电路。
[0019]第一 ADC转换器ADCO的钳位保护电路由二极管Dl和二极管D2构成，二极管D2正极连接第一 ADC转换器ADCO的输入端、负极连接电源VDD，二极管Dl正极接地、负极连接第一 ADC转换器ADCO的输入端。
[0020]第二 ADC转换器ADCl的钳位保护电路由二极管D3和二极管D4构成，二极管D4正极连接第二 ADC转换器ADCl的输入端、负极连接电源VDD，二极管D3正极接地、负极连接第二 ADC转换器ADCl的输入端。
[0021]本实用新型中对光伏电池的电流采样不外加传感器，通过I个传感电阻R6把流过光伏电池的电流转换成电压后，再进行ADC转换取样。电压采样直接通过改变滑动变阻器R4的大小，使输出电压在额定范围，再传送到ADC转换器的进行数据转换。本实用新型的采样电路可以与单片机配合，简单、方便地实现光伏电池的电流和电压采样，而且电路结构简单、成本低。
[0022]由于流过光伏电池的电流可能会很大(超过1A)，如果电阻R6取得较大，那么就会产生较大的电压降，消耗的功率太大，就会产生较多的热量。本实用新型中使R6=0.1 Ω，用LM358运算放大器把电压放大后再传送到ADC转换器中。
[0023]本实施例中，所述滤波电容C2的容值为200 μ F。
[0024]实施例2:
[0025]在实施例1的基础上，为了抑制串入ADC转换器输入信号上的干扰，还进行RC低通滤波，在两个ADC转换器的输入端钱设置两个低通滤波电路，第一个低通滤波电路由电阻Rl和电容Cl构成，电阻Rl的一端连接运算放大器F的输出端、另一端连接第一 ADC转换器ADCO的输入端，电容Cl的一端接地，另一端连接第一 ADC转换器ADCO的输入端；第二个低通滤波电路由电阻R2和电容C3构成，电阻R2的一端连接在电阻R5和滑动变阻器R4之间、另一端连接第二 ADC转换器ADCl的输入端，电容C3 —端接地、另一端连接第二 ADC转换器ADCl的输入端。
[0026]以上仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，应视为本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.具有限压保护功能的光伏电池采样电路，其特征在于，包括光伏电池、运算放大器F、滑动变阻器R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、两个ADC转换器；光伏电池的负极通过电阻R6接地、正极连接输入电源Vo ;滑动变阻器R4与电阻R5串联后滑动变阻器R4连接光伏电池的正极，电阻R5接地；所述运算放大器F的同相输入端连接光伏电池的负极，反相输入端通过电阻R7接地，输出端与一个ADC转换器的输入端相连；所述电阻R8连接在运算放大器F的输出端和反相输入端之间；另一个ADC转换器的输入端连接在电阻R5和滑动变阻器R4之间；所述ADC转换器的输入端还设置有对输入信号进行限压保护的钳位保护电路。2.根据权利要求1所述的具有限压保护功能的光伏电池采样电路，其特征在于，所述钳位保护电路由2个二极管构成，一个二极管正极连接ADC转换器的输入端、负极连接电源VDD,另一个二极管正极接地、负极连接ADC转换器的输入端。3.根据权利要求1所述的具有限压保护功能的光伏电池采样电路，其特征在于，还包括滤波电容C2，滤波电容C2 —端连接输入电源Vo，另一端接地。4.根据权利要求1至3任一所述的具有限压保护功能的光伏电池采样电路，其特征在于，所述电阻R6的阻值为0.1 Ω。5.根据权利要求1至3任一所述的具有限压保护功能的光伏电池采样电路，其特征在于，还包括两个低通滤波电路，第一个低通滤波电路由电阻Rl和电容Cl构成，电阻Rl的一端连接运算放大器F的输出端，电容Cl的一端接地，电阻Rl的另一端和电容Cl的另一端均连接一个ADC转换器的输入端；第二个低通滤波电路由电阻R2和电容C3构成，电阻R2的一端连接在电阻R5和滑动变阻器R4之间，电容C3的一端接地，电阻R2的另一端和电容C3的另一端均连接另一个ADC转换器的输入端。
【专利摘要】具有限压保护功能的光伏电池采样电路，包括运算放大器、滑动变阻器、电阻R5、电阻R7、电阻R8、2个ADC转换器；光伏电池的负极通过电阻R6接地、正极连接输入电源Vo；滑动变阻器与电阻R5串联后滑动变阻器连接光伏电池的正极，电阻R5接地；运算放大器的同相输入端连接光伏电池的负极，反相输入端通过电阻R7接地，输出端与一个ADC转换器的输入端相连；电阻R8连接在运算放大器的输出端和反相输入端之间；另一个ADC转换器的输入端连接在电阻R5和滑动变阻器之间；ADC转换器的输入端设置有对输入信号进行限压保护的钳位保护电路。本实用新型电路结构简单，可与单片机配合，简单、方便地实现电池的电流和电压采样，成本低。
【IPC分类】H02H9/04, G01R19/25
【公开号】CN204633326
【申请号】CN201520275085
【发明人】汪斌, 张昕, 周芸
【申请人】成都锐奕信息技术有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年4月30日