一种应用于物联网设备的太阳能充电装置的制作方法

本申请涉及太阳能充电，尤其涉及一种应用于物联网设备的太阳能充电装置。

背景技术：

1、当前物联网设备普遍采用电池供电，物联网设备需要提供持续的数据管理功能，为延长电池续航时间，物联网设备必须要长期处于低功耗的工作模式下才能完成相应的任务，因此用户需要为更久的续航付出代价，主要原因在于物联网无线传输功能限定了极低的带宽和数据上传频次，物联网设备其余时间大多处于深度休眠或者低功耗模式，依赖电池提供极低功耗维持物联网设备的长时间运行。

2、通过限制物联网产品无线传输的带宽和数据上传频次，能够延长设备的续航时间，但低频次的数据传输使用户对数据的掌握严重滞后，如果监测对象是工业电机、化工管道等对数据实时性要求较高的产品时，不同步的数据可能导致严重的生产事故发生。并且，一些物联网设备安装在不易于人员直接维护的高空户外场所，不能及时对物联网设备进行能量补充，这无疑对电池尺寸、设备续航提出了更高的要求。为了延长物联网设备的使用时间，需要定期给物联网设备充电，由专业人员到物联网设备使用现场才能实现，人工成本高，效率较低。

技术实现思路

1、本申请的目的在于提供一种应用于物联网设备的太阳能充电装置，解决物联网设备的电池续航时间不足问题，降低物联网产品对电池的依赖，减少设备运维成本，提高设备的运行效率和使用寿命，以解决上述现有技术问题的至少之一。

2、本申请提供了一种应用于物联网设备的太阳能充电装置，所述装置包括单晶硅太阳能光板、物联网设备本体和充电控制电路模块；

3、所述单晶硅太阳能光板设置于所述物联网设备本体的上表面，所述充电控制电路模块设置于所述物联网设备本体内；

4、所述充电控制电路模块包括太阳能充电芯片、锂电池、电池防倒灌单元、最大功率点跟踪单元、指示灯单元和电池温度监测单元，所述太阳能充电芯片为ltc4121芯片。

5、进一步的，所述电池防倒灌单元用于防止所述锂电池的电流倒灌，所述电池防倒灌单元包括p沟道mosfet管，所述ltc4121芯片的第九引脚与所述p沟道mosfet管的漏极连接，所述锂电池的正极与所述p沟道mosfet管的源极连接，所述p沟道mosfet管的漏极和源极之间接旁路电阻r29，所述ltc4121芯片的第九引脚与所述p沟道mosfet管的漏极之间经过接旁路电容c16，所述p沟道mosfet管的栅极与电阻r27和电阻r28连接。

6、进一步的，所述最大功率点跟踪单元用于使所述单晶硅太阳能光板的输出处在功率最大值从而最大化采集太阳能能量，所述最大功率点跟踪单元包括电阻r21、电阻r25和电容c12，所述电阻r25和电容c12形成串联回路并与所述单晶硅太阳能光板连接，所述电阻r21和所述电阻r25连接，所述ltc4121芯片的第六引脚接入所述电阻r21和所述电阻r25之间。

7、进一步的，所述指示灯单元包括电阻r16、电阻r23、led-green灯和led-red灯，所述ltc4121芯片的第十四引脚经所述led-green灯和所述电阻r16后与所述单晶硅太阳能光板连接，所述ltc4121芯片的第十五引脚经所述led-red灯和所述电阻r23后与所述单晶硅太阳能光板连接，所述led-green灯用于指示正在充电，所述led-red灯用于指示充电故障。

8、进一步的，所述电池温度监测单元用于监测所述锂电池的温度，所述电池温度监测单元包括电阻r24、电阻r30、热敏电阻rt2，所述锂电池的负极经所述热敏电阻rt2和所述电阻r30后与所述ltc4121芯片的第十二引脚连接，所述锂电池的负极经所述热敏电阻rt2、所述电阻r30和所述电阻r24后与所述ltc4121芯片的第一引脚连接。

9、进一步的，所述充电控制电路模块还包括滤波电容c9和滤波电容c10，所述ltc4121芯片的第三引脚与所述单晶硅太阳能光板连接，且所述ltc4121芯片的第三引脚与所述单晶硅太阳能光板之间接所述滤波电容c9和所述滤波电容c10，所述滤波电容c9和所述滤波电容c10形成串联回路并接地。

10、进一步的，所述ltc4121芯片的第七引脚经电阻r20后接地，且用于调节充电电流。

11、进一步的，所述ltc4121芯片的第十三引脚经电阻r17后接地，且用于转换所述ltc4121芯片的运行频率。

12、进一步的，所述ltc4121芯片的第二引脚经升压电容c13与所述ltc4121芯片的第四引脚连接且用于供应增压，所述ltc4121芯片的第四引脚经过lps4018-223ml电感器l2与所述ltc4121芯片的第八引脚连接且用于检测所述锂电池的充电电流。

13、进一步的，所述ltc4121芯片的第十六引脚经电阻r22与所述单晶硅太阳能光板连接，所述ltc4121芯片的第十六引脚经电阻r19接地且所述电阻r19与所述电阻r22连接，所述ltc4121芯片的第十六引脚用于确定是否进入太阳能充电模式。

14、与现有技术相比，本申请具有以下技术效果的至少之一：

15、1、解决物联网设备的电池续航时间不足问题，降低物联网产品对电池的依赖，减少设备运维成本，提高设备的运行效率和使用寿命。

16、2、小尺寸低功耗，便于集成和节能。

17、3、可实现设备的无人值守，不需要人员定期给设备充电，节约高效。

18、4、具有电池防倒灌功能，保护设备稳定可靠运行。

19、5、实现最大功率点跟踪，从而可以根据不同光照条件，自动调整充电电流和充电电压，充分利用太阳能，提高充电效率。

技术特征：

1.一种应用于物联网设备的太阳能充电装置，其特征在于，所述装置包括单晶硅太阳能光板、物联网设备本体和充电控制电路模块；

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电池防倒灌单元用于防止所述锂电池的电流倒灌，所述电池防倒灌单元包括p沟道mosfet管，所述ltc4121芯片的第九引脚与所述p沟道mosfet管的漏极连接，所述锂电池的正极与所述p沟道mosfet管的源极连接，所述p沟道mosfet管的漏极和源极之间接旁路电阻r29，所述ltc4121芯片的第九引脚与所述p沟道mosfet管的漏极之间经过接旁路电容c16，所述p沟道mosfet管的栅极与电阻r27和电阻r28连接。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述最大功率点跟踪单元用于使所述单晶硅太阳能光板的输出处在功率最大值从而最大化采集太阳能能量，所述最大功率点跟踪单元包括电阻r21、电阻r25和电容c12，所述电阻r25和电容c12形成串联回路并与所述单晶硅太阳能光板连接，所述电阻r21和所述电阻r25连接，所述ltc4121芯片的第六引脚接入所述电阻r21和所述电阻r25之间。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述指示灯单元包括电阻r16、电阻r23、led-green灯和led-red灯，所述ltc4121芯片的第十四引脚经所述led-green灯和所述电阻r16后与所述单晶硅太阳能光板连接，所述ltc4121芯片的第十五引脚经所述led-red灯和所述电阻r23后与所述单晶硅太阳能光板连接，所述led-green灯用于指示正在充电，所述led-red灯用于指示充电故障。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电池温度监测单元用于监测所述锂电池的温度，所述电池温度监测单元包括电阻r24、电阻r30、热敏电阻rt2，所述锂电池的负极经所述热敏电阻rt2和所述电阻r30后与所述ltc4121芯片的第十二引脚连接，所述锂电池的负极经所述热敏电阻rt2、所述电阻r30和所述电阻r24后与所述ltc4121芯片的第一引脚连接。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述充电控制电路模块还包括滤波电容c9和滤波电容c10，所述ltc4121芯片的第三引脚与所述单晶硅太阳能光板连接，且所述ltc4121芯片的第三引脚与所述单晶硅太阳能光板之间接所述滤波电容c9和所述滤波电容c10，所述滤波电容c9和所述滤波电容c10形成串联回路并接地。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述ltc4121芯片的第七引脚经电阻r20后接地，且用于调节充电电流。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述ltc4121芯片的第十三引脚经电阻r17后接地，且用于转换所述ltc4121芯片的运行频率。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述ltc4121芯片的第二引脚经升压电容c13与所述ltc4121芯片的第四引脚连接且用于供应增压，所述ltc4121芯片的第四引脚经过lps4018-223ml电感器l2与所述ltc4121芯片的第八引脚连接且用于检测所述锂电池的充电电流。

10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述ltc4121芯片的第十六引脚经电阻r22与所述单晶硅太阳能光板连接，所述ltc4121芯片的第十六引脚经电阻r19接地且所述电阻r19与所述电阻r22连接，所述ltc4121芯片的第十六引脚用于确定是否进入太阳能充电模式。

技术总结
本申请涉及太阳能充电技术领域，尤其涉及一种应用于物联网设备的太阳能充电装置，所述装置包括单晶硅太阳能光板、物联网设备本体和充电控制电路模块；所述单晶硅太阳能光板设置于所述物联网设备本体的上表面，所述充电控制电路模块设置于所述物联网设备本体内；所述充电控制电路模块包括太阳能充电芯片、锂电池、电池防倒灌单元、最大功率点跟踪单元、指示灯单元和电池温度监测单元，所述太阳能充电芯片为LTC4121芯片。本申请解决物联网设备的电池续航时间不足问题，降低物联网产品对电池的依赖，减少设备运维成本，提高设备的运行效率和使用寿命。

技术研发人员：冼南宝,江明
受保护的技术使用者：广州鲲鹏物联科技有限公司
技术研发日：20230818
技术公布日：2024/3/11