太阳能光伏控制器用的过流保护及启动恢复电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及太阳能光伏控制器技术，具体的说是一种太阳能光伏控制器用的过流保护及启动恢复电路。
【背景技术】
[0002]太阳能光伏控制器是太阳能光伏发电系统的核心部件，应用非常广泛。由于太阳能光伏控制器应用环境的复杂性，经常会受到沙尘或雨露的侵袭，使得容易发生负载输入端或放电线路短路、蓄电池放电电流突然过大的情况，传统的解决方法是在蓄电池放电线路上串一个保险丝，若蓄电池放电电流超过保险丝的额定电流，保险丝断开，蓄电池不再对负载放电。虽然有效的保护了太阳能光伏控制器，但负载不能正常工作。为了重新使太阳能光伏控制器恢复工作，需要人工更换保险丝。这种情况给用户带了很多不方便。
【发明内容】
[0003]本发明为了解决传统太阳能光伏控制器过流保护后不能自动恢复工作的缺陷，提供一种太阳能光伏控制器用的过流保护及启动恢复电路，具备过流保护功能、监测过流保护状态和智能启动恢复功能。
[0004]本发明包括蓄电池对负载放电控制电路、信号放大及电流采集电路、电压比较器和恢复控制电路、状态监测电路。所采用的技术方案在于:所述的蓄电池对负载放电控制电路有两条主线路分别为正极主线路和负极主线路。蓄电池正极通过正极主线路直接与负载正极相连，蓄电池负极通过负极主线路串上一个电流采样电阻和一个N沟道MOSFET开关管与负载负极相连，N沟道MOSFET开关管采用单片机I/O 口通过驱动控制电路来进行开关控制。所述的驱动控制电路采用两个NPN三级管、一片二极管和若干个电阻组成单片机I/O口驱动放大电路，二极管设置在开关管栅极和漏极之间，当I/O为高电平时，二极管两端有电压，开关管导通，蓄电池对负载放电。当I/O 口为低电平时，二极管两端无电压，开关管截止，负载断电不工作。
[0005]所述的信号放大及电流采集电路采用运算放大器芯片和若干个电阻电容构成同相比例放大器，输入端接在负极主线路上的电流采样电阻两端，用于对电流采样电阻两端的电压小信号进行放大处理。信号放大及电流采集电路设置有两个输出端，一个输出端通过电阻网络进行放大倍数调整后送给单片机A/D进行处理；一个输出端通过电阻分压调整后送给电压比较器进行判断。
[0006]所述的电压比较器和恢复控制电路采用运算放大器芯片和若干个电阻电容构成电压比较器，运算放大器的同相输入端接信号放大电路的输出端，反相输入端接一个由两个分压电阻构成基准闕值电压，当输入的信号电压大于闕值电压时，电压比较器输出高电平，电压比较器输出端与驱动控制电路的控制端相连，导致开关管截止，蓄电池停止对负载放电。当输入的信号电压小于闕值电压时，电压比较器输出低电平，开关管导通，蓄电池恢复对负载放电。所述的恢复控制电路包括一个NPN三极管、一个二极管和若干个电阻，通过利用单片机I/O 口控制三极管使运放同相端接地，从而使电压比较器输出低电平，开关管导通，重新启动蓄电池对负载放电。
[0007]所述的状态监测电路包括一个NPN三极管和两个电阻，电压比较器的输出端通过限流电阻与三极管的基极相连，三极管的集电极与单片机的I/o 口相连，当电压比较器的输出端为高电平时，三极管基极导通，三极管集电极接地，单片机I/o 口感测到低电平，表明蓄电池对负载停止放电。当电压比较器的输出端为低电平时，三极管集电极处在高电位，单片机I/o感测到高电平，表明蓄电池对负载重启放电。
[0008]本发明由于采用上述这样一种电路设计，太阳能光伏控制器具备了过流保护功能、监测过流保护状态和智能启动恢复功能。很大程度提高了太阳能光伏控制器面对复杂气候环境时的工作稳定性和遇到障碍后自动恢复工作的能力；同时提供的各单元电路都是用基本元器件和通用运放芯片构成的，结构简单、廉价且可靠。
【附图说明】
[0009]下面结合附图和实施例对本发明作进一步详述。
[0010]图1为本发明电路结构图。
[0011]图2为本发明实施例的电路图
图中:1、蓄电池对负载放电控制电路，2、信号放大及电流采集电路，3、电压比较器和恢复控制电路，4、状态监测电路，5、蓄电池，6、正极主线路，7、负极主线路，8、电流采样电阻，9、N沟道MOSFET开关管，10、负载，11、驱动控制电路，12、单片机。
【具体实施方式】
[0012]如图1所示:本发明由蓄电池对负载放电控制电路1、信号放大及电流采集电路2、电压比较器和恢复控制电路3和状态监测电路4组成。所采用的技术方案在于:蓄电池5正极通过正极主线路6与负载10正极相连，蓄电池5负极通过负极主线路7串上一个电流采样电阻8和一个N沟道MOSFET开关管9与负载10负极相连，N沟道MOSFET开关管9采用单片机12的I/O 口通过驱动控制电路11来进行开关控制。信号放大及电流采集电路2的输入端接在电流采样电阻8两端，用于对电流采样电阻8两端上的电压信号进行放大。信号放大及电流采样电路2有两个输出端，一端与电压比较器和恢复控制电路3相连接，一端接至单片机12的A/D 口，用于电流采集。电压比较器和恢复控制电路3有一个输入端、一个控制端和两个输出端，输入端与信号放大及电流采样电路2输出端相连,控制端与单片机12的I/O 口相连，输出端一端与驱动控制电路11控制端相接，另一端与状态监测电路4相连。状态检测电路4的输出端与单片机12的I/O 口相连。
[0013]图2中虚线框内的电路是图1中相对应电路模块的具体实施例，图2中带有标号的元器件是图1中相对应元器件的具体实施例，标号一致。
[0014]如图2所示:所述的信号放大及电流采样电路2的输入端一端连接在电流采样电阻8的右侧，一端与电流采样电阻8的左侧相连，电流采样电阻8与蓄电池地端同电位。所述的信号放大及电流采样电路2包括一片运算放大器集成芯片U1A、八个电阻和两个电容。其中电阻R21、R22和电容C21构成滤波限流电路，用来对输入信号进行滤波抗干扰处理；电阻R23、R25和运算放大器UlA构成了同相比例放大电路，对输入信号进行放大处理；电阻R26、R27和电容C22构成了分压电阻网络，用来对放大倍数进行调整，送至单片机12的A/D 口进行处理。电阻R28、R29和电容C23也构成了分压电阻网络，用来对放大倍数调整，送至电压比较器和恢复控制电路3进行处理。本实施例所采用的运放放大器芯片UlA型号为LM258。
[0015]所述的电压比较器和恢复控制电路3包括一片运算放大器集成芯片U1B、五个电阻、两个二极管和一个NPN型三极管。其中，电阻R31、R32和运算放大器UlB组成了电压比较器，电阻R31和R32构成了电压比较器的闕值基准电压电路连接至运算放大器UlB的反向输入端。电阻R33、R34、二极管D31和三极管Q31构成恢复控制电路，R34为限流电阻，一端与单片机12的I/O 口相连接，另一端连接至三极管Q31的基极端，三极管Q31的发射极接蓄电池地端，集电极连接至运算放大器UlB的同向输入端，运算放大器UlB的输出端与二极管D31相连，二极管D31与电阻R34相连接至三极管Q31的集电极。运算放大器UlB的输出端通过限流电阻R35和二极管D32连接至驱动控制电路11的控制端。本实施例中所采用的运放放大器芯片UlB型号为LM258，所采用的NPN型三极管Q31型号为9013，所采用的二极管D31和D32型号为IN4148。
[0016]所述的状态监测电路4包括一片NPN型三极管Q41、两个电阻R41和R42。限流电阻R41的一端与运算放大器UlB的输出端相连，另一端连接至三极管Q41的基极端，限流电阻R42的一端接电源，