一种驱动模块及光伏专用断路器的制作方法

本发明属于电子电路技术领域，具体涉及一种驱动模块及光伏专用断路器。

背景技术：

当前市场上的光伏专用电路器主要利用电解电容为断路器提供后备能量，即当电网电压断开时，或电压突然降到20％时，电解电容将输出能量继续维持断路器中控制板的工作，低压断路器可在对应调整的延时时间之内动作。为了使电解电容长时间输出能量，需要增加电解电容的储容量，因此需要并联多级电容，进而增加了体积，而断路器一旦定型后，受到自身结构的限制，在固定体积下，电解电容无法做到很大的电容容量，因而无法实现低压断路器对应调整的最长延时时间。

技术实现要素：

鉴于此，本发明的目的在于提供一种驱动模块及光伏专用断路器，以有效地改善上述问题。

本发明的实施例是这样实现的：

本发明实施例提供了一种驱动模块，应用于光伏专用断路器，所述光伏专用断路器还包括：开关电源模块和降压电路。所述驱动模块包括：防倒灌装置、调节装置和储能装置。所述防倒灌装置与所述调节装置，以及还用于与所述开关电源模块连接，其中，所述防倒灌装置使得电流从所述开关电源模块向所述调节装置一侧传输。所述调节装置与所述储能装置连接，以及还用于与所述降压电路连接，所述调节装置用于调节所述储能装置充放电的速度。所述储能装置用于在所述开关电源模块与电网连通时储能，以及在所述开关电源模块与电网断开时输出能量。

在本发明可选的实施例中，所述防倒灌装置包括：第一二极管，所述第一二极管的阳极端用于与所述开关电源模块连接，所述第一二极管的阴极端与所述调节装置连接。

在本发明可选的实施例中，所述防倒灌装置还包括：第二二极管，所述第二二极管的阳极端与所述第一二极管的阴极端连接，所述第二二极管的阴极端与所述调节装置连接。

在本发明可选的实施例中，所述防倒灌装置还包括：第三二极管，所述第三二极管的阳极端与所述第二二极管的阴极端连接，所述第三二极管的阴极端与所述调节装置连接。

在本发明可选的实施例中，所述调节装置包括：第四二极管和至少一个电阻，所述至少一个电阻与所述第四二极管并联，所述第四二极管的阴极端和所述至少一个电阻的一端均与所述防倒灌装置，以及还均与所述降压电路连接，所述第四二极管的阳极端和所述至少一个电阻的另一端均与储能装置连接，其中，所述至少一个电阻中的每个电阻均并联。

在本发明可选的实施例中，所述至少一个电阻包括：第一电阻和第二电阻。

在本发明可选的实施例中，所述储能装置为至少一个超级电容，所述至少一个超级电容的一端与所述调节装置连接，所述至少一个超级电容的另一端接地，其中，所述至少一个超级电容中的每个超级电容均串联。

在本发明可选的实施例中，所述至少一个超级电容包括：第一电容和第二电容，所述第一电容与所述第二电容串联，所述第一电容的一端与所述调节装置连接，所述第二电容的一端接地。

本发明实施例还提供了一种光伏专用断路器，包括：开关电源模块、降压电路和上述的驱动模块，所述驱动模块与所述开关电源模块和所述降压电路连接。

在本发明可选的实施例中，所述降压电路包括：前级滤波电路、降压芯片和后级滤波电路，所述前级滤波电路与所述降压芯片的输入端连接，所述后级滤波电路与所述降压芯片的输出端连接，所述降压芯片的输入端与所述驱动模块连接。

本发明实施例提供的驱动模块及光伏专用断路器，该驱动模块应用于光伏专用断路器，光伏专用断路器还包括：开关电源模块和降压电路。该驱动模块包括：防倒灌装置、调节装置和储能装置。防倒灌装置与调节装置，以及还用于与开关电源模块连接；调节装置与储能装置连接，以及还用于与降压电路连接，调节装置用于调节储能装置充放电的速度；储能装置用于在开关电源模块与电网连通时储能，以及在开关电源模块与电网断开时输出能量。在电网电压跌落时，该驱动模块长时间输出能量继续维持断路器中控制板的工作。此外还具备安全性、稳定性、适用性、便捷性等诸多优点。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明实施例而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。通过附图所示，本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

图1示出了本发明实施例提供的一种光伏专用断路器的结构示意图。

图2示出了本发明实施例提供的一种驱动模块的结构示意图。

图3示出了本发明实施例提供的一种驱动模块的电路原理图。

图4示出了本发明实施例提供的一种降压电路的电路原理图。

图标：10－光伏专用断路器；11－开关电源模块；12－驱动模块；121－防倒灌装置；122－调节装置；123－储能装置；13－降压电路。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，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发明中的具体含义。

本发明实施例提供了一种光伏专用断路器10，如图1所示。该光伏专用断路器10包括：开关电源模块11、降压电路13和驱动模块12。

所述开关电源模块11用于将电网提供的ac220v电压转换为12v电压输出，于本实施例中，该开关电源模块11与所述驱动模块12连接。该开关电源模块11可以是目前市面上常使用的dc－dc电源。

该驱动模块12与开关电源模块11和降压电路13连接，以保证电网电压跌落时，该光伏专用断路器10不会立即离网，即电网电压跌落时，该驱动模块12输出能量继续维持断路器中控制板的工作。于本实施例中，优选地，如图2所示，该驱动模块12包括：防倒灌装置121、调节装置122和储能装置123。

所述防倒灌装置121分别与所述调节装置122和所述开关电源模块11连接，该防倒灌装置121使得电流从所述开关电源模块11向所述调节装置122一侧传输。于本实施例中，如图3中的左上方虚线框所示，该防倒灌装置121包括：第一二级管d1、第二二极管d2和第三二极管d3。所述第一二极管d1的阳极端与所述开关电源模块11连接，所述第一二级管d1的阴极端与调节装置122连接，可选地，该第一二级管d1的阴极端通过第二二极管d2与调节装置122连接，进一步地，该第一二级管d1的阴极端与第二极管d2的阳极端连接，第二二极管d2的阴极端与调节装置122连接，可选地，第二二极管d2的阴极端通过第三二极管d3与调节装置122连接，进一步地，第二二极管d2的阴极端与第三二极管d3的阳极端连接，该第三二极管d3的阴极端与调节装置122连接。

其中，上述中的第一二极管d1、第二二极管d2和第三二极管d3可以相同，也可以不同，例如，第一二极管d1和第二二极管d2相同，即型号相同，与第三二极管d3不同。

其中，需要说明的是，本实施例中所采用的第一二级管d1、第二二级管d2和第三二级管d3均具备防倒灌功能，三个二极管的设备是为了避免其中一个或两个二极管损坏而不具备防倒灌功能时，该防倒灌装置121仍然具备防倒灌的能力，例如，第一二级管d1和第二二极管d2均损坏而不具备防倒灌功能时，第三二级管d3仍然具备防倒灌的能力，从而使得该防倒灌装置121仍然具备防倒灌的能力。

其中，可以理解的是，上述的防倒灌装置121可以仅由一个二极管构成，也可以是由超过三个二极管构成，因此，不能将本实施例中所示出的数量理解成是对本发明的限制。

所述调节装置122与所述储能装置123连接以及还与所述降压电路13连接，调节装置122用于调节所述储能装置123充放电的速度。进一步地，如图3中的右方虚线框所示，该储能装置123包括：至少一个电阻和第四二极管d4。

所述至少一个电阻与所述第四二极管d4并联，所述第四二极管d4的阴极端和所述至少一个电阻的一端均与所述防倒灌装置121以及还与所述降压电路13连接，进一步地，该至少一个电阻的一端和第四二极管d4的阴极端均与防倒灌装置121中的第三二极管d3的阴极端连接。所述第四二极管d4的阳极端和所述至少一个电阻的另一端均与储能装置123连接，其中，所述至少一个电阻中的每个电阻均并联。于本实施例中，优选地，该至少一个电阻包括：第一电阻r1和第二电阻r2，即第一电阻r1、第二电阻r2和第四二极管d4三者彼此并联，其中，第一电阻r1的一端、第二电阻r2的一端和第四二极管d4的阳极端均与所述防倒灌装置121以及所述降压电路13连接，第一电阻r1的另一端、第二电阻r2的另一端和第四二极管d4的阴极端均与储能装置123连接。

其中，在上电初始阶段，即开关电源模块11与电网连通时，由开关电源模块11提供电压给驱动模块12充电，由于开关电源模块11的功率只有5w，同时该储能装置123的电容值比较大，在初始充电时，所需的能量已经远远大于5w，通过该第一电阻r1和第二电阻r2来限制电流，保证了该开关电源模块11不至于处于短路状态。当电网电压断开时，即开关电源模块11与电网断开时，该驱动模块12继续持续后级能量，此时储能装置123中的能量将会从第一电阻r1、第二电阻r2和第四二极管d4三路输出给后级(例如，输出给降压电路13)，加快了该储能装置123的放电速度，保证了后级元器件维持正常工作所需的能量，进而保证整个线路板不至于立即失电。换句话说，该储能装置123在充电时，第四二极管d4截止，此时开关电源模块11输出的电压经第一电阻r1和第二电阻r2两路为储能装置123充电，待电网电压断开时，储能装置123放电时，第四二级管d4导通，此时存储于储能装置123中的能量经第一电阻r1、第二电阻r2和第四二级管d4三路输出给后级，加快了放电速度。

其中，该第一电阻r1可以是固定电阻，也可以是可变电阻，该第二电阻r2可以是固定电阻，也可以是可变电阻。该第一电阻r1和第二电阻r2可以相同，也可以不同。

其中，需要说明的是，本实施例中，仅示出了该至少一个电阻包括第一电阻r1和第二电阻r2的情形，此外，该至少一个电阻还可以是有三个以上的电阻构成，并不能将本实施例中示出的情形理解成是对本发明的限制。

所述储能装置123用于在所述开关电源模块11与电网连通时储能，以及在所述开关电源模块11与电网断开时输出能量。于本实施例中，可选地，如图3中的左下方虚线框所示。该储能装置123由至少一个超级电容构成。所述至少一个超级电容的一端与所述调节装置122连接，所述至少一个超级电容的另一端接地，其中，所述至少一个超级电容中的每个超级电容均串联。于本实施例中，优选地，该至少一个超级电容包括：第一电容c1和第二电容c2。所述第一电容c1与所述第二电容c2串联，所述第一电容c1的一端与所述调节装置122连接，进一步地，该所述第一电容c1的一端分别与第一电阻r1的另一端、第二电阻r2的另一端和第四二极管d4的阴极端连接，所述第二电容c2的一端接地。

其中，该第一电容c1和第二电容c2均为法拉级的超级电容，这比普通电解电容和锂电池有优势，可以存储很多的能量，可以瞬间释放的功率比普通锂电池高近10倍，而且不会损坏。该超级电容的最大优点之一在于充放电循坏寿命在十万次以上，而传统锂电池一般只能充放数百次。此外，该超级电容还具备超强的荷电保持能力，以及抗低温能力等。这使得该驱动模块12能在零下40度至60度的环境温度中正常工作，且性能不会下降，而传统的锂电池在低温下效能将会大大降低。超强的荷电保持能力，使得漏电量非常小，不用经常充电。此外，还具备快充功能，其充电的速度要比普通锂电池块几十倍。

所述降压电路13用于对驱动模块12或开关电源模块11输出的电压进行降压，输出5v电压给控制器供电。于本实施例中，如图4所示，该降压电路13包括：前级滤波电路、降压芯片和后级滤波电路。

所述前级滤波电路与所述降压芯片的输入端(vin)连接，用于滤除开关电源模块11输出的电压信号中的纹波或滤波驱动模块12输出的电压信号中的纹波。该前级滤波电路由第三电容c3构成。所述第三电容c3的一端与所述降压芯片的输入端(vin)连接，所述第三电容c3的另一端接地。

所述降压芯片用于将输入的电压转换为5v的电压输出。该输入端(vin)与关断输入端(en)连接，以及还与驱动模块12连接。该输出端(vout)与后级滤波电路连接，以及还与控制器的电源端连接，为该控制器正常工作提供电源。该参考噪声旁路端(bp)还经一电容c6接地。

所述后级滤波电路用于滤波该降压芯片输出的电压中的纹波，于本实施例中，该后级滤波电路包括：第四电容c4和第五电容c5。该第四电容c4的一端和第五电容c5的一端均与该输出端(vout)连接，该第四电容c4的另一端和第五电容c5的另一端均接地。

此外，上述的光伏专用断路器10还可以包括：控制器、升压电路、电压采样电路、电流采样电路、控制器状态检测电路、脱扣器电路等。

综上所述，本发明实施例提供了一种驱动模块及光伏专用断路器，该驱动模块应用于光伏专用断路器，光伏专用断路器还包括：开关电源模块和降压电路。该驱动模块包括：防倒灌装置、调节装置和储能装置。防倒灌装置与调节装置，以及还用于与开关电源模块连接；调节装置与储能装置连接，以及还用于与降压电路连接，调节装置用于调节储能装置充放电的速度；储能装用于在开关电源模块与电网连通时储能，以及在开关电源模块与电网断开时输出能量。在电网电压正常时，该开关电源模块为驱动模块充电，待电网电压跌落时，该驱动模块长时间输出能量继续维持断路器中控制板的工作。相对于电解电容和锂电池来说，该驱动模块的充放电速度更快，存储的能量更多，在低温环境下的工作效率更高，不受其温度的影响，且还具备安全性、稳定性、适用性、便捷性等诸多优点。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。