一种DC电源的串并联自动切换控制电路的制作方法

一种dc电源的串并联自动切换控制电路
技术领域
1.本实用新型涉及电路技术领域，特别涉及一种dc电源的串并联自动切换控制电路。


背景技术：

2.一些场合下直流电源供电需要高电压输出和低电压输出互相切换，亦即需要实现串联和并联的切换。
3.现有技术上多采用二极管实现这样切换的技术，但是由于二极管导通功率损失较多，增加了运行成本。
4.本专利提出使用mos管实现串并联切换的目的。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是提供具有低损耗、高安全且切换方便的dc电源的串并联自动切换控制电路。
6.本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种dc电源的串并联自动切换控制电路，包括若干光伏组件，光伏组件的负极端均连接有一个n沟道mos管a，正极端均连接有一个n沟道的mos管b，光伏组件、mos管a和mos管b均组成的若干个基本单元之间相互并联组成基本电路，基本电路一端外接有单体或并联蓄电池组，单体或并联蓄电池组上连接有继电器k1，继电器k1包括线圈k1、常开触点k1-1和常闭触点k1-2，继电器k1上设置有开关k2；
7.光伏组件的负极端均连接有一个n沟道的mos管c，且其连接在源极，mos管c的漏极连接在相邻光伏组件的正极，组成光伏组件的串联供电模式；
8.其中一个光伏组件的两端并联有一个dc/dc升压电路，dc/dc升压电路的输出端上连接有延时电路op2，常闭触点k1-2串联在dc/dc升压电路的输入端上，延时电路op2输出端分别与mos管a、b的栅极连接；
9.另一个光伏组件的两端并联有延时电路op1，延时电路op1的输出端均连接在mos管c的栅极上，常开触点k1-1串联在延时电路op1的输入端上；
10.光伏组件组成的串联电源负极端mos管c的漏极连接有一个高电压串联蓄电池组的负极，串联蓄电池组的另一端连接在光伏组件组成的串联电源的正极端。
11.进一步设置为：mos管a包括mos管q5、mos管q6、mos管q7和mos管q8，mos管q6-q8的栅极上设置有二极管。
12.进一步设置为：mos管c的漏极与源极之间跨接有瞬态二极管。
13.进一步设置为：延时电路op1和延时电路op2均包括比较器和串联在光伏组件正负极上的两个电阻，比较器的vn和vp端分别连接在两个电阻之间，比较器vp端所在且靠近光伏组件一端的电阻上均并联有电容，电阻电容并联电路接入vp之前经过二极管d。
14.综上所述，本实用新型具有以下有益效果：通过开关投切，简单实现dc电源串联并
联的自动切换，方便了电源的组合使用。
附图说明
15.图1为控制电路的电路图。
具体实施方式
16.以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
17.一种dc电源的串并联自动切换控制电路，主要用于对直流电源进行并联和串联之间的切换，包括由v1、v2、v3和v4共四个光伏组件。
18.光伏组件v1-v4的两端分别各设置有一个n沟道的mos管，其中根据功能，连接在负极一侧的mos管为mos管a，位于正极一侧的mos管为mos管b。具体的光伏组件v1的负极连接有mos管q8，正极连接有mos管q1；光伏组件v2的负极连接有mos管q7，正极连接有mos管q2；光伏组件v3的负极连接有mos管q6，正极连接有mos管q3；光伏组件v4的负极连接有mos管q5，正极连接有mos管q4。其中q1-q4归为mos管b，q5-q8为mos管a。
19.由光伏组件v1-v4分别和两端对应的mos管a和mos管b组成为一个基本单元，基本单元之间相互并联形成一个基本电路，基本电路上外接有一个单体或并联蓄电池组。单体或并联蓄电池组上连接有一个继电器k1，继电器k1包括线圈k1、常开触点k1-1和常闭触点k1-2，继电器k1上设置有开关k2。
20.在光伏组件v1、v2、v3和v4的负极上分别连接有一个mos管q9、mos管q10、mos管q11和mos管q12，mos管q9-mos管q12归类为mos管c。mos管q9的源极连接在光伏组件v1的负极，漏极连接在光伏组件v2的正极；mos管q10的源极连接在光伏组件v2的负极，漏极连接在光伏组件v3的正极；mos管q11的源极连接在光伏组件v3的负极，漏极连接在光伏组件v4的正极；mos管q12的源极连接在光伏组件v4的负极，漏极上连接有一个串联蓄电池组的负极，串联蓄电池的另一端正极连接在光伏组件v1的正极。q9-q12导通后可以使四个独立光伏电源组成一个串联供电电源。
21.光伏组件v1的两端并联有一个延时电路op1，常开触点k1-1连接在该延时电路的输入端上。mos管q9、q10、q11和q12的栅极均连接在延时电路op1的输出端。
22.光伏组件v4的两端并联有一个dc/dc升压电路，常闭触点k1-2设置在dc/dc升压电路的输入端上。dc/dc升压电路的输出端上设置有延时电路op2，延时电路op2的输出端分别连接在mos管q1-q8的栅极。
23.其中，以上mos均采用n沟道mos管，在mos管q9-q12的漏极和源极之间设置有瞬态二极管tvs1-tvs4。因q9-q12不可能同时导通，最后导通的mos管的漏极与源极之间就会承受高电压，甚至超过自身的极限电压，mos管有被击穿的危险。tvs瞬态二极管的使用就是为了在这种情况下保护mos管不被击穿。
24.在mos管q6-q8的栅极设置有二极管d2-d4，能够防止在电源串联时向并联mos管的栅极供电触发并联mos管导通。以图中的二极管d2为例说明：如果没有d2，电源串联时，q11导通，pv4的正极经过q11、r5会向q5的栅极供电，触发q5管导通。加入d2之后就可避免此q5的导通。
25.延时电路op1和延时电路op2均包括比较器和串联在光伏组件正负极上的两个电
阻，比较器的vn和vp端分别连接在两个电阻之间，比较器vp端所在且靠近光伏组件一端的电阻上均并联有电容，电阻电容并联电路接入vp之前经过二极管d。
26.延时电路op1和op2目的是为了避免mos管处于半导通、半关断时，串并联电路互通，损坏电源或负载。
27.工作原理：（1）当开关k2断开，继电器k1-2常闭触点导通，dc/dc升压稳压器输出电压，r19r20分压后向电压比较器op2的vp正相供电。由于op2组成的电路具有延时给电快速失电特性，q1-q8mos管的栅极将延时得电，也即q1-q8mos管延时导通。这样在k1-2触点导通后，负责并联的8个mos管在经过一段时间后接通，电源在k2控制开关动作之后延时进入并联状态。
28.在k1-2触点导通的同时，k1-1触点断开，因op1回路的延时给电快速失电特性，原来负责串联的q9-q12mos管的栅极迅速失电，q9-q12迅速关断，串联回路迅速断开。
29.（2）k2接通后，k1-2常闭触点断开，op2输出快速失电，q1-q8mos管迅速关断，并联状态解除；同时k1-1常开触点接通，op1经过一段时间后输出电压，q9-q12mos管延时接通，电源进入串联状态。
30.其中，以op1回路为例说明延时给电快速失电的原理。比较器op1的负相vn由r18、r17分压供电，正相vp由r16、r15分压供电，这里r15与电容c1并联，并联后与二极管d12串联。比较器电源接通后，因电容的作用，r16、r15输出分压为零（不计二极管压降），经过一段时间电容充满电后，分压输出逐渐由0v到r16与r15两个电阻的分压值，这里设计r16、r15分压输出高于r18、r17的分压。这样经过一段时间op1输入端的正相电压高于反相电压，op1比较器输出电压给mos管的栅极供电，这样mos管从开关k2动作之后经过一段时间才导通。如果加在op1上的电源断开，电容c1将通过r15迅速放电而且因有管d12的存在，阻止电容向op1运放放电，所以可以实现op1输出快速降为0v，mos管快速断开。
31.本具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。