一种弱光弱风充电控制电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型为一种弱光弱风充电控制电路，属于电控节能技术领域，特别适用于作为无人值守的小型供电系统，例如光伏发电及风力发电新能源供电的路灯、高层铁塔的监控系统使用等。
【背景技术】
[0002]现在的光伏发电及风力发电，往往都配置蓄电池，在白天和有风的情况下蓄电池充电储存电能，维持夜间及无风情况下给负载供电。但在光线减弱或风力减弱的情况下，光伏发电或风力发电输出的电压低于蓄电池电压时，充电停止。这时光伏发电或风力发电的输出能量没有得到利用，浪费了部分能源。如何将这部分能源也利用起来，则是一个新课题。
【发明内容】
[0003]本实用新型针对以上问题，设计一款弱光弱风充电控制电路，本实用新型的特征是:弱光弱风充电控制电路由窗口比较器，升压器，同步控制三部分组成，同步控制电路与升压器电路同时由窗口比较器产生的使能信号控制启动或停止。
[0004]I)，窗口比较器设定了输入电压Uin的下阀值山和上阀值1]2两个电压阀值，当输入电压Uin的值小于下阀值山时或大于上阀值1]2时，这两种情况下都禁止后续升压器电路和同步控制电路工作；只有当输入电压Uin的值介于下阀值山和上阀值1]2之间时，才启动后续升压器电路和同步控制电路工作;窗口比较器还产生一个使能信号控制后续升压器启动或停止;窗口比较器的具体电路如下:电阻Rl的一端连接输入电压Uin的正极(1)，电阻Rl的另一端连接电阻R2的一端，电阻R2的另一端连接输入电压Uiη的负极(2 ) ; PNP三极管V2的发射极连接输入电压Uin的正极(I)，三极管V2的集电极连接电阻R3的一端，电阻R3的另一端连接电阻R4的一端和电容CI的一端以及电阻Rl和电阻R2的串联节点(3)，电容Cl的另一端连接输入电压Uin的负极(2);电阻R5的一端连接输入电压Uin的正极(I)，电阻R5的另一端连接稳压管VDl的负极和三极管V2的基极，稳压管VDl的正极连接电阻R6的一端，电阻R6的另一端连接三端可调精密电压基准NI的阴极K和电阻RO的一端，三端可调精密电压基准NI的阳极A和电阻RO的另一端连接输入电压Uin的负极(2)，电阻R4的另一端连接三端可调精密电压基准NI的参考R;从电阻R6和三端可调精密电压基准NI的串联节点(4 )引出使能信号控制升压器启动或停止。
[0005]2)，升压器电路选取现有集成电路作控制芯片，控制芯片的起停控制引脚连接窗口比较器产生的使能信号；去掉了常规升压器电路中的肖特基二极管，该肖特基二极管由后续同步控制电路替代。
[0006]3)，同步控制电路具体如下:二极管VD3的负极、稳压管VD5的负极以及电容C2的一端连接最终输出电压Uout的正极(5); 二极管VD3的正极连接稳压管VD4的负极，稳压管VD4的正极连接输入电压Uin的负极(2);稳压管VD5的正极连接电阻R7的一端，电阻R7的另一端连接二极管VD6的正极，二极管VD6的负极连接N沟道场效应管Vl的栅极和PNP三极管V3的发射极，三极管V3的集电极和场效应管Vl的源极连接输入电压Uin的负极(2);三极管V3的基极连接到二极管VD3的正极与稳压管VD4的负极这个串联节点上，三极管V3的基极还连接到电阻R7的另一端与二极管VD6的正极这个串联节点上；电容C2的另一端连接稳压管VD5的正极与电阻R7的一端这个串联节点上；肖特基二极管VD7的正极连接场效应管Vl的漏极，肖特基二极管VD7的负极连接场效应管Vl的源极;场效应管Vl的漏极作为最终输出电压Uout的负极(6 )，负载RL连接在最终输出电压Uout的正极(5 )和负极(6 )之间。
[0007]当光伏发电或风力发电的输出高于蓄电池电压时，该控制电路不干预、影响蓄电池正常充电；而当光伏发电或风力发电的输出低于蓄电池电压时，则启动一个升压电路，继续给蓄电池充电，这样便成功地解决了弱光弱风情况下不能充电的难题，比较充分地利用了弱光弱风能量。
[0008]该弱光弱风充电控制电路由窗口比较器，升压器，同步控制三部分组成，它们分别对应附图中A、B、C三个虚线框内的电路。因弱光弱风情况下发出的电本就微弱，要特别注意解决好提高电路效率的问题，增加C虚线框内同步控制电路能提高电能传输效率。
【附图说明】
[0009]图1为本实用新型弱光弱风充电控制电路一个实施例的电路图，升压器采用了集成电路QX5305作控制芯片。
[0010]图2为升压器常规电路，与图1相比较，增加了一个肖特基二极管VD03，省去了同步控制这部分电路。
【具体实施方式】
[0011]图1是本实用新型弱光弱风充电技术一个实施例，以下以光伏发电为例来进一步解释附图和实用新型所在，若是风力发电则需将发出的交流电整流滤波成直流输出即可。
[0012]图1所示电路图中有A、B、C三个虚线框，A虚线框内的电路为窗口比较器，B虚线框内的电路为升压器，C虚线框内的电路为同步控制。
[0013]先解释作为窗口比较器的A虚线框的功能。设光伏发电发出的直流电压为Uin(以下简称Uin为输入电压)，其中(I)端为正极，(2)端为负极，输入电压Uin为窗口比较器供电，窗口比较器可感知Uin电压的高低。如果光线较强，输入电压Uin高于某个电压值，可供蓄电池正常充电，这个值约定称作上阀值;或者是光线非常弱(例如夜间)，输入电压Uin低于某个电压值，这个值约定称作下阀值;在这两种情况下都禁止B虚线框内的升压器电路和C虚线框内的同步控制电路工作。只有当输入电压Uin的值介于下阀值和上阀值之间，则启动B虚线框内的升压器电路和C虚线框内的同步控制电路工作。
[0014]A虚线框内的窗口比较器具体电路如下:电阻Rl的一端连接输入电压Uin的正极
(I)，电阻Rl的另一端连接电阻R2的一端，电阻R2的另一端连接输入电压Uin的负极(2); PNP三极管V2的发射极连接输入电压Uin的正极(I)，三极管V2的集电极连接电阻R3的一端，电阻R3的另一端连接电阻R4的一端和电容Cl的一端以及电阻Rl和电阻R2的串联节点(3)，为下文叙述方便计，把节点(3)约定称为“分压节点”，电容Cl的另一端连接输入电压Uin的负极(2);电阻R5的一端连接输入电压Uin的正极(I)，电阻R5的另一端连接稳压管VDl的负极和三极管V2的基极，稳压管VDl的正极连接电阻R6的一端，电阻R6的另一端连接三端可调精密电压基准NI的阴极K和电阻RO的一端，三端可调精密电压基准NI的阳极A和电阻RO的另一端连接输入电压Uin的负极(2)，电阻R4的另一端连接三端可调精密电压基准NI的参考R;从电阻R6的另一端和三端可调精密电压基准NI的阴极K的串联节点(4)引出使能信号控制升压器启动或停止，为下文叙述方便计，把节点(4)约定称为“使能节点”。
[0015]标号为NI的元件型号为TL431，是三端可调精密电压基准，该元件有阴极K、阳极A和参考R三个引脚。本实施例将NI元件变通作比较器用，当分压节点(3)的电压高于2.5伏时，NI元件导通，使能节点(4)便处于低电平状态;反之当分压节点(3)的电压低于2.5伏时，NI元件截止，使能节点(4)便处于高电平状态。
[0016]电阻Rl和电阻R2串联后接在输入电压Uin的两端，光伏电池在不同光照强度下发出的电压大小不同，电阻R2上的分压作为输入电压Uin的取样电压。若输入电压Uin足够高，分压节点(3)的电压可达到2.5伏或以上，可使NI元件导通，使能节点(4)便为低电平；否则NI元件为截止状态，使能节点(4)便为高电平。
[0017]在三极管V2截止的情况下，分压节点(3)的电压U3 = Uin [ R2八R1+R2)]，若要使U3 2 2.5伏，则必须Uin =Ui > 2.5 [ 1+(R2/R1)]伏，这个U1电压值作为输入电压Uin的下阀值。一旦U3 2 2.5伏，使能节点(4)便为低电平，适当选取稳压管VDl的稳压值，使瓜电压此时能击穿稳压管VDl，于是三极管V2便得到基极电流而导通[该基极电流由(I)端—VI的发射极—稳压管VD1 —电阻R6—N1元件TL431 — (2)端]，忽略三极管V2的导通压降，此时电阻R3与电阻Rl成并联关系，设电阻R3与电阻Rl并联后的值为Rr，而Rr<Rl。若要保持U3 2 2.5伏，则必须Uin = UP 2.5[1 + (R2/Rr)]伏。由于Rr<Rl，所以