一种光伏充电电路的制作方法

1.本实用新型涉及集成电路设计技术领域，尤其涉及一种光伏充电电路。


背景技术：

2.光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。主要由太阳电池板(组件)、控制器和逆变器三大部分组成，主要部件由电子元器件构成。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。与常用的火力发电系统相比，光伏发电的优点主要体现于：
3.①
无枯竭危险；
4.②
安全可靠，无噪声，无污染排放外，绝对干净(无公害)。
5.目前市场上光伏对储能电池充电主要的充电方式有两种：
6.一种是用dctodc的转换电路，这种电路可以实现市场上常用的控制算法最大功率跟踪算法(简称mppt)，可以达到90%以上的充电效率，但这种电路成本太高控制算法复杂，如果算法稍微有问题就会影响充电效率。
7.另一种就是用“mos管+mcu”的pwm功能来实现pwm控制，这种电路相对于mppt电路稍微简单，控制算法也比较简单，但是这种方式总体电路还是比较复杂，成本也不低，充电效率较低，充电效率过于依赖控制算法。


技术实现要素：

8.本实用新型提供一种光伏充电电路，解决了现有的光伏充电技术，硬件成本高、控制算法复杂、充电效率低的技术问题。
9.为解决以上技术问题，本实用新型提供一种光伏充电电路，包括光伏板及与其连接开关模块、启动驱动模块、关闭驱动模块；所述启动驱动模块的输入端与所述光伏板的输出端连接，输出端与所述开关模块的信号控制端连接；所述关闭驱动模块的输入端与所述光伏板的输出端连接，输出端与所述开关模块的信号控制端连接；所述开关模块的输出端与储能电池连接。
10.在进一步的实施方案中，所述开关模块包括第一开关管、第二开关管、第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的一端作为信号控制端与所述启动驱动模块、关闭驱动模块连接，另一端通过所述第二电阻与所述光伏板的负极连接、与所述第二开关管的控制端连接；所述第二开关管的输出端与所述第一开关管的控制端连接、接地端连接到光伏板的负极；所述第一开关管的电源输入端与所述光伏板的正极连接，输出端与所述储能电池连接。
11.在进一步的实施方案中，所述第一开关管为mos管，第二开关管为三极管。
12.在进一步的实施方案中，所述启动驱动模块包括第一限压器件、第三电阻、第四电阻；所述第一限压器件的正极与所述第三电阻的一端连接，负极与所述光伏板的正极连接；所述第三电阻的另一端通过所述第四电阻连接到光伏板的负极，还作为所述启动驱动模块
的输出端与所述开关模块的信号控制端连接。
13.在进一步的实施方案中，所述关闭驱动模块包括第二限压器件、第五电阻、第六电阻、第三开关管；所述第二限压器件的正极与所述第五电阻的一端连接，负极与所述光伏板的正极连接；所述第五电阻的另一端通过所述第六电阻连接到光伏板的负极、与所述第三开关管的控制端连接；所述第三开关管的接地端连接到光伏板的负极，输出端与所述开关模块的信号控制端连接。
14.在进一步的实施方案中，所述第一限压器件的阈值电压小于第二限压器件的阈值电压。
15.在进一步的实施方案中，所述第三开关管为三极管。
16.在进一步的实施方案中，所述第一限压器件、所述第二限压器件均为单向tvs管。
17.本基础方案利用mos管的开关性能，实现大电流的安全输出，保证电路的充电安全；同时，根据储能电池的充电特性，设置以限压器件为核心的启动驱动模块、关闭驱动模块，预先设置第一限压器件的阈值电压小于第二限压器件的阈值电压，当光伏输入电压升高到启动电压后，导通启动驱动模块中的第一限压器件，驱动第二开关管进行信号放大，利用放大后的驱动信号导通第一开关管，进而导通光伏板与储能电池之间的充电回路，进行充电；而当光伏输入电压升高到关闭电压后，导通关闭驱动模块中的第二限压器件，导通第三开关管，从而拉低第二开关管的控制端电压（基极），进而关闭驱动信号的输出，关断第一开关管，关闭充电回路。电路结构简单，元器件成本低，性能安全稳定，实现了充电自动化控制。
附图说明
18.图1是本实用新型实施例提供的一种光伏充电电路的系统框架图；
19.图2是本实用新型实施例提供的图1的硬件电路图；
20.其中：光伏板1，开关模块2，启动驱动模块3，关闭驱动模块4，储能电池5；
21.第一电阻r1~第六电阻r6，第一开关管k1，第二开关管q1，第三开关管q2，第一限压器件d1，第二限压器件d2。
具体实施方式
22.下面结合附图具体阐明本实用新型的实施方式，实施例的给出仅仅是为了说明目的，并不能理解为对本实用新型的限定，包括附图仅供参考和说明使用，不构成对本实用新型专利保护范围的限制，因为在不脱离本实用新型精神和范围基础上，可以对本实用新型进行许多改变。
23.本实用新型实施例提供的一种光伏充电电路，如图1所示，在本实施例中，包括光伏板1及与其连接开关模块2、启动驱动模块3、关闭驱动模块4；启动驱动模块3的输入端与光伏板1的输出端连接，输出端与开关模块2的信号控制端连接；关闭驱动模块4的输入端与光伏板1的输出端连接，输出端与开关模块2的信号控制端连接；开关模块的输出端与储能电池5连接。
24.在本实施例中，开关模块2包括第一开关管k1、第二开关管q1、第一电阻r1和第二电阻r2，第一电阻r1的一端作为信号控制端与启动驱动模块3、关闭驱动模块4连接，另一端
通过第二电阻r2与光伏板1的负极连接、与第二开关管q1的控制端连接；第二开关管q1的输出端与第一开关管k1的控制端连接、接地端连接到光伏板的负极；第一开关管k1的电源输入端与光伏板1的正极连接，输出端与储能电池5连接。
25.在本实施例中，第一开关管k1包括但不限于mos管，第二开关管q1包括但不限于三极管。
26.优选地，在本实施例中第一开关管k1为n沟道mos管，其控制端为栅极，输入端为漏极，输出端为源极；第二开关管q1为npn型三极管，其控制端为基极、输出端为集电极，接地端为发射极。
27.在本实施例中，启动驱动模块3包括第一限压器件d1、第三电阻r3、第四电阻r4；第一限压器件的正极与第三电阻r3的一端连接，负极与光伏板1的正极连接；第三电阻r3的另一端通过第四电阻r4连接到光伏板1的负极，还作为启动驱动模块3的输出端与开关模块2的信号控制端连接。
28.在本实施例中，关闭驱动模块4包括第二限压器件d2、第五电阻r5、第六电阻r6、第三开关管q2；第二限压器件的正极与第五电阻r5的一端连接，负极与光伏板1的正极连接；第五电阻r5的另一端通过第六电阻r6连接到光伏板1的负极、与第三开关管q2的控制端连接；第三开关管q2的接地端连接到光伏板1的负极，输出端与开关模块2的信号控制端连接。
29.在本实施例中，第一限压器件d1的阈值电压小于第二限压器件d2的阈值电压。
30.在本实施例中，第三开关管q2包括但不限于三极管。优选地，在本实施例中第三开关管q2为npn型三极管，其控制端为基极、输出端为集电极，接地端为发射极。
31.在本实施例中，第一限压器件d1、第二限压器件d2均为单向tvs管。
32.本实施例中的充电原理如下：
33.当光伏输入电压升高到启动电压后，导通启动驱动模块3中的第一限压器件d1，此时第三电阻r3、第四电阻r4产生作用将电压分压后，产生一个第一电平信号到开关模块2；
34.第一电平信号通过r1、r2进行分压和限流后，驱动第二开关管q1导通，进行信号放大和增强得到驱动信号导通第一开关管k1，进而导通光伏板1与储能电池5之间的充电回路，进行充电。
35.而当光伏输入电压升高到关闭电压后，导通关闭驱动模块4中的第二限压器件d2，此时第五电阻r5、第六电阻r6产生作用将电压分压后，产生一个第二电平信号到第三开关管q2；
36.第二电平信号导通第三开关管q2，从而拉低第二开关管q1的控制端电压（基极），进而关闭驱动信号的输出，关断第一开关管k1，关闭充电回路。
37.本实用新型实施例利用mos管的开关性能，实现大电流的安全输出，保证电路的充电安全；同时，根据储能电池5的充电特性，设置以限压器件为核心的启动驱动模块3、关闭驱动模块4，预先设置第一限压器件d1的阈值电压小于第二限压器件d2的阈值电压，当光伏输入电压升高到启动电压后，导通启动驱动模块3中的第一限压器件d1，驱动第二开关管q1进行信号放大，利用放大后的驱动信号导通第一开关管k1，进而导通光伏板1与储能电池5之间的充电回路，进行充电；而当光伏输入电压升高到关闭电压后，导通关闭驱动模块4中的第二限压器件d2，导通第三开关管q2，从而拉低第二开关管q1的控制端电压（基极），进而关闭驱动信号的输出，关断第一开关管k1，关闭充电回路。本实施例的有益效果如下：
38.（1）电路结构简单，性能安全稳定，降低了器件故障风险；
39.（2）元器件成本低，降低了成本，使效益最大化；
40.（3）不需要mcu，也不需要复杂控制算法，即可实现充电自动化控制；
41.（4）因充电全过程不存在转换和控制所以几乎没有充电损耗，最大利用了太阳能，充电效率高。
42.上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。