电池防反接电路及太阳能应急便捷系统和方法与流程

本发明涉及防反接电路，更具体地说是指电池防反接电路及包括该防反接电路的太阳能应急便捷系统和方法。

背景技术：

太阳能是一种取之不尽，用之不竭的新能源，是资源最丰富的可再生能源。太阳能光伏发电技术的发展是人类解决全球性能源危机主要方向之一；太阳能发电不会给空气带来污染，不破坏生态，是一种清洁绿色能源。世界上几起重大核事故的警示，使世界各国政府正在积极地推出一系列开发利用太阳能和其他新型可再生能源的鼓励性政策和法规；全球在光伏发电等新能源领域的投资正在呈现快速发展的趋势，该产业已经成为投资的热门领域；目前我国已经成为太阳能光伏发电模组的产能大国，正处于市场发展和应用发展的关键阶段，因此自主开发专利技术，对发展我国光伏发电产业等新能源技术具有重要社会和经济意义。

传统太阳能便携产品或者其他带电池的产品中，为防止电池接反导致产品损坏，通常在电池的正极串联一个防反二级管，此设计通常在小电流工作的环境可工作，但是在产品工作电流比较大的情况下，通过二级管的电流会很大，导致二极管的功耗非常高，使产品的整体效率非常低，防反二极管的选择将会非常困难。

中国专利201210053509.3公开了一种太阳电池有源防反接与保护电路。可用于降压式太阳电池发电系统。该电路由dc-dc转换电路、电压保护电路、过流保护电路、驱动电路、与门电路、接入保护电路和控制电路组成。应用于太阳能发电系统能够同时实现太阳电池接入极性接反保护、太阳电池输出电流过流和负载短路保护、避免后端储能蓄电池通过太阳电池反向放电保护。本发明提出的电路能够取代传统太阳电池发电系统的大功率防反接二极管，有效提高太阳能发电系统的效率。

上述的专利中，采用电压信号采集和第三比较器对比判断其是否反接，再由判断结果做出保护措施，这样反应时间较慢。

因此，有必要设计一种电池防反接电路，实现反应时间快，对电池接入的防反有明显的优势，大幅度的提高产品的使用效率。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供电池防反接电路及太阳能应急便捷系统和方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：电池防反接电路，包括与电池连接的防反接二极管以及功率放大器；所述防反接二极管的输出端与所述功率放大器的控制脚连接，所述功率放大器的输出脚与所述电池连接，且所述功率放大器的输出脚以及所述功率放大器的输入脚接地，所述功率放大器的控制脚通过第一限流电阻接地。

其进一步技术方案为：所述电池防反接电路还包括钳位二极管，所述钳位二极管的正极接地，所述钳位二极管的负极与所述功率放大器的控制脚连接。

其进一步技术方案为：所述防反接二极管与所述功率放大器的控制脚之间连接有第二限流电阻。

其进一步技术方案为：所述功率放大器的输出脚通过第三限流电阻接地。

其进一步技术方案为：所述电池还连接有第一电阻以及第二电阻，所述第一电阻的一端与所述第二电阻的一端串联，所述第一电阻的另一端与所述电池连接，所述第二电阻的另一端接地，所述第二电阻并联有第一电容，所述第一电容以及所述第二电阻分别连接有电池数字控制模块。

本发明还提供了太阳能应急便捷系统，包括上述的电池防反接电路、控制器、温度检测探头、dc-dc转换单元、直流充电单元、交流输出单元以及lcd显示器，所述电池数字控制模块、温度检测探头、dc-dc转换单元、直流充电单元、交流输出单元以及lcd显示器分别与所述控制器连接。

其进一步技术方案为：所述dc-dc转换单元包括依次连接的控制管、dc-dc电路、dc输出模块以及电流采样模块，所述电流采样模块以及所述控制管与所述控制器连接。

其进一步技术方案为：所述直流充电单元包括充电模块、输入计量模块、与所述电池连接的开关管以及通讯器，所述充电模块与输入计量模块连接，所述输入计量模块分别与所述通讯器和所述开关管连接，所述开关管以及所述通讯器分别与所述控制器连接。

其进一步技术方案为：所述交流输出单元包括依次连接的继电器、逆变器、输出计量模块以及输出计量电源，所述继电器以及所述输出计量模块分别与所述控制器连接。

本发明还提供了太阳能应急便捷系统的控制方法，包括以下具体步骤：

步骤一、将电池与电池防反接电路连接，当电池正负极连接正确时，产品通电打开，当产品极性反后，产品不通电关闭；

步骤二、将电池的电压经过dc-dc转换单元转换成5v/12v/20v电压，并输出，在输出的同时带过流检测电路，当负载电流超过设定值，产品关断输出，并将过流错误信息发送至控制器，由控制器控制lcd显示器显示；

步骤三、当需要对电池进行充电时，控制器驱动充电模块对电池进行充电，同时为输入计量模块提供电源，输入计量模块通过采样充电电压、充电电流、充电电量后，并将充电电压、充电电流、充电电量的充电参数发送至控制器，控制器驱动lcd显示器显示。

本发明与现有技术相比的有益效果是：本发明的电池防反接电路，通过设置防反接二极管以及三个端脚均接地的功率放大器，防反接二极管的输出端与功率放大器的控制脚连接，功率放大器的输出脚与电池连接，当电池正接时，功率放大器导通，电池被接通后产品上电；当电池反接时，功率放大器反偏/无偏压被截止，电池的回路被切断，产品不上电，达到防反接的效果，反应敏捷，对电池接入的防反有明显的优势，大幅度的提高产品的使用效率。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述。

附图说明

图1为本发明具体实施例提供的电池防反接电路的电路框图；

图2为本发明具体实施例提供的太阳能应急便捷系统的结构框图。

附图标记

10电池1控制器

20电池防反接电路20防反接电路

31太阳能充电模块32外置电源模块

33输入计量电源34通讯器

35输入计量模块36开关管

40lcd显示器50按键

60蜂鸣器70温度检测探头

81控制管82dc-dc电路

83dc输出模块84电流采样模块

91继电器92逆变器

93输出计量模块94输出计量电源

c22第一电容c4、c5、c6、c7第二电容

d9防反接二极管q10功率放大器

r37第二限流电阻r38第三限流电阻

r40第一限流电阻r41第一电阻

r42第二电阻zd1钳位二极管

具体实施方式

为了更充分理解本发明的技术内容，下面结合具体实施例对本发明的技术方案进一步介绍和说明，但不局限于此。

如图1～2所示的具体实施例，本实施例提供的电池防反接电路20可以运用在太阳能应急便捷系统中，实现反应时间快，对电池10接入的防反有明显的优势，大幅度的提高产品的使用效率，或者，也可以运用在其他带有电池10的产品中。

电池防反接电路20，包括与电池10连接的防反接二极管d9以及功率放大器q10；所述防反接二极管d9的输出端与所述功率放大器q10的控制脚连接，所述功率放大器q10的输出脚与所述电池10连接，且所述功率放大器q10的输出脚以及所述功率放大器q10的输入脚接地，所述功率放大器q10的控制脚通过第一限流电阻r40接地。

当电池10的正负极连接正确时，所述功率放大器q10的输出脚与所述电池10的负极连接，防反接二极管d9与电池10的正极连接，电池10正极接防反接二极管d9后，产生偏压，电压加在功率放大器q10的控制脚，使功率放大器q10导通，电池10负极相当于通过功率放大器q10的内阻直接到地，电池10被接通后产品上电，负载打开，电流由电池10的正级连接负载的正极，负载的负极接地，再经过功率放大器q10和电池10的负极构成回路。

由于功率放大器q10的功耗和导通内阻有关，功率放大器q10的导通内阻一般在10mr以下(可具体选择)，使产品的防反功耗将非常低，可忽略不计。

当电池10的正负极连接不正确时即电池10的正负极连接反，电池10的正极连接功率放大器q10的输入脚后接地，由于功率放大器q10的控制脚与第一限流电阻r40连通，电流从功率放大器q10的输入脚输入，同时经过第一限流电阻r40后流入功率放大器q10的控制脚，功率放大器q10反偏/无偏压被截止，电池10的回路被切断，产品不上电。

上述的电池防反接电路20，通过设置防反接二极管d9以及三个端脚均接地的功率放大器q10，防反接二极管d9的输出端与功率放大器q10的控制脚连接，功率放大器q10的输出脚与电池10连接，当电池10正接时，功率放大器q10导通，电池10被接通后产品上电；当电池10反接时，功率放大器q10反偏/无偏压被截止，电池10的回路被切断，产品不上电，达到防反接的效果，反应敏捷，对电池10接入的防反有明显的优势，大幅度的提高产品的使用效率。

更进一步的，所述电池防反接电路20还包括钳位二极管zd1，所述钳位二极管zd1的正极接地，所述钳位二极管zd1的负极与功率放大器q10的控制脚连接，这样，当电池10的正负极连接正确时，电池10正极产生偏压，当电池10电压小于18v，偏压为电池10电压，当电池10电压超过18v，钳位二极管zd1进行钳位，将电压固定为18v，此电压加在功率放大器q10的控制脚，使功率放大器q10导通。

另外，所述防反接二极管d9与功率放大器q10的控制脚之间连接有第二限流电阻r37，该第二限流电阻r37可以防止电池10电压过高，导致钳位二极管zd1损坏，并且当电池10的正负极连接正确时，电池10正极通过防反接二极管d9及第二限流电阻r37，产生偏压。

所述功率放大器q10的输出脚通过第三限流电阻r38接地，当电池10的正负极连接不正确时(正负极连接反)，电池10的正极通过第三限流电阻r38到功率放大器q10的输入脚，再通过第一限流电阻r40到功率放大器q10的控制脚，功率放大器q10反偏/无偏压被截止，电池10的回路被切断，产品不上电。

另外，在本实施例中，所述电池10还连接有第一电阻r41以及第二电阻r42，所述第一电阻r41的一端与第二电阻r42的一端串联，所述第一电阻r41的另一端与电池10连接，所述第二电阻r42的另一端接地，所述第二电阻r42并联有第一电容c22，所述第一电容c22以及所述第二电阻r42分别连接有电池数字控制模块。

在本实施例中，所述防反接二极管d9还连接有若干个第二电容c4、c5、c6、c7，所述第二电容c4、c5、c6、c7的另一端接地。

本实施例还提供了太阳能应急便捷系统，包括上述的电池防反接电路20、控制器1、温度检测探头70、dc-dc转换单元、直流充电单元、交流输出单元以及lcd显示器40，所述电池数字控制模块、温度检测探头70、dc-dc转换单元、直流充电单元、交流输出单元以及lcd显示器40分别与控制器1连接。

通过控制器1控制产品的充电控制、输出过流、温度保护，特别对产品的功耗等方面的控制有严格的控制，对传统的便携系统的产品状态监测、产品功耗及智能控制、输出保护等产品的整体性能的提升，可对太阳能便携产品中的整体的电路性能有显著提升，延长产品的使用寿命及应对恶劣的环境影响。

更进一步的，所述dc-dc转换单元包括依次连接的控制管81、dc-dc电路82、dc输出模块83以及电流采样模块84，所述电流采样模块84以及所述控制管81与控制器1连接，将电池10的电压转换成5v/12v/20v电压，并输出带过流检测的电路，当负载电流超过设定值，产品关断输出，并将过流错误信息送到lcd显示器40。

在本实施例中，所述直流充电单元包括充电模块、输入计量模块35、开关管36以及通讯器34，充电模块与输入计量模块35连接，所述输入计量模块35分别与通讯器34和开关管36连接，所述开关管36连接有电池10，所述开关管36以及通讯器34分别与所述控制器1连接。

更进一步的，所述充电模块包括太阳能充电模块31、外置电源模块32以及输入计量电源33中至少一种，该便携系统同时支持太阳能充电模块31及外置电源模块32充电，并充电参数实时显示，其中，充电显示参数为充电电压、充电电流、充电电量。其中，输入计量模块35进行采样充电电压、充电电流、充电电量，然后把数据传送给控制器1，控制器1转换为可显示的信息，通过lcd显示器40显示。

另外，所述交流输出单元包括依次连接的继电器91、逆变器92、输出计量模块93以及输出计量电源94，所述继电器91以及所述输出计量模块93分别与控制器1连接，所述控制器1通过控制继电器91，来控制逆变器92的直流端，逆变器92被打开，逆变器92打开后产生220v/50hz的交流电压，输出计量模块93的电源由逆变器92220v/50hz阻容降压后提供，当输出计量模块93上电后，逆变器92的输出电压、输出功率、输出电量信息送到lcd显示器40显示。

在本实施例中，上述的lcd显示器40用于显示整个产品的信息，此lcd显示器40带lcd驱动芯片，控制器1通过驱动芯片接口来连接，lcd显示器40可显示的信息为直流充电电压、直流充电电流、直流充电电量、电池10电压、充电状态、交流电压、交流功率、交流电量、温度、直流输出状态、交流输出状态、直流输出错误状态。

所述太阳能应急便捷系统还包括按键50，所述按键50与所述控制器1连接，用于控制整个产品的动作，如系统开关、直流开关、交流开关、温度切换开关、充电电量/直流放电电量清除开关，开关板通过接口和主控芯片来连接。

所述太阳能应急便捷系统还包括蜂鸣器60，所述蜂鸣器60与所述控制器1连接，该蜂鸣器60为按键50操作做提示、故障提供报警。

本发明还提供了太阳能应急便捷系统的控制方法，包括以下具体步骤：

步骤一、将电池10与电池防反接电路20连接，当电池10正负极连接正确时，产品通电打开，当产品极性反后，产品不通电关闭；

步骤二、将电池10的电压经过dc-dc转换单元转换成5v/12v/20v电压，并输出，在输出的同时带过流检测电路，当负载电流超过设定值，产品关断输出，并将过流错误信息发送至控制器1，由控制器1控制lcd显示器40显示；

步骤三、当需要对电池10进行充电时，控制器1驱动充电模块对电池10进行充电，同时为输入计量模块35提供电源，输入计量模块35通过采样充电电压、充电电流、充电电量后，并将充电电压、充电电流、充电电量的充电参数发送至控制器1，控制器1驱动lcd显示器40显示。

在所述步骤二中，当需要将电压转化成交流电输出时，控制器1通过继电器91的控制，来控制逆变器92的直流端，逆变器92被打开，逆变器92打开后产生220v/50hz的交流电压，输出计量模块93的电源由逆变器92的220v/50hz阻容降压后提供，当输出计量模块93上电后，采样逆变器92的输出电压、输出功率、输出电量信息发送至控制器1，由控制器1控制lcd显示器40显示。

在所述步骤一中还包括利用温度检测探头70检测温度，通过采样温度检测探头70上的电压，将采样的电压发送至控制器1，通过r-t图表转换为实际的温度值，并且驱动lcd显示器40显示实际机箱内温度。

上述仅以实施例来进一步说明本发明的技术内容，以便于读者更容易理解，但不代表本发明的实施方式仅限于此，任何依本发明所做的技术延伸或再创造，均受本发明的保护。本发明的保护范围以权利要求书为准。