CN103117581A - 太阳能移动电源 - Google Patents

Abstract

一种太阳能移动电源，包括单片机、蓄电池、太阳能电池板、充电电路、反接保护电路与电压采样电路。充电电路用于控制太阳能电池板对蓄电池的充电，电压采样电路用于采集蓄电池与太阳能电池板的输出电压并输出蓄电池采样电压与电池板采样电压。上述太阳能移动电源，充电电路中采用第一MOS管与第二MOS管并通过单片机进行控制，能够有效的避免逆充电，保护了太阳能移动电源。同时，反接保护电路可在接反时阻断蓄电池继续放电，保护了蓄电池。另外，使单片机与普通的模拟电路搭建，简化了电路结构，提高了电路的可靠性，降低了生产成本。

Description

太阳能移动电源

技术领域

本发明涉及移动电源技术领域，特别是涉及一种太阳能移动电源。 

背景技术

移动电源一种集供电和充电功能于一体的便携式充电器，通常具有容量大、用途多、体积小、寿命长以及安全可靠等特点，可随时随地为手机、数码相机、MP3、MP4、PDA、掌上电脑、掌上游戏机等多种数码产品供电或待机充电。随着移动电源的发展，出现了带有太阳能电池板的移动电源，在使用过程中可以通过太阳光充电从而达到补足电量的目的。 

但是，由于太阳能电池板产生的电压随着光照强度的改变而改变，产生的电压不稳定，电压较低时易产生逆充电，缩短了移动电源的使用时间甚至可能损坏移动电源。同时，在制造与使用具有太阳能电池板的移动电源时，难免会将太阳能电池板的输出端与蓄电池的电极接反，使蓄电池放电甚至损坏蓄电池。另外，一般的具有太阳能电池板的移动电源采用纯模拟电路搭建，电路结构较复杂，电路运行可靠性较差，生产成本较高。 

发明内容

基于此，有必要针对一般的具有太阳能电池板的移动电源易产生逆充电、电极接反时导致蓄电池放电甚至损坏蓄电池以及电路结构较复杂的问题，提供了一种不会产生逆充电、接反时蓄电池不放电以及电路结构较简单的太阳能移动电源。 

一种太阳能移动电源，包括单片机、蓄电池、太阳能电池板、充电电路、反接保护电路与电压采样电路，所述充电电路用于控制太阳能电池板对蓄电池的充电，所述电压采样电路用于采集所述蓄电池与所述太阳能电池板的输出电压并输出蓄电池采样电压与电池板采样电压， 

所述充电电路包括第一MOS管、第二MOS管、第一电容、第一三极管、 第一电阻、第二电阻与第三电阻，所述第一MOS管的漏极接所述太阳能电池板的正极，源极分别接所述第二MOS管的源极、第一电阻的一端与第一电容的一端，栅极分别接所述第一电阻的另一端、所述第一电容的另一端、所述第二MOS管的栅极与所述第二电阻的一端，所述第二MOS管的漏极用于接所述蓄电池的正极，所述第二电阻的另一端接所述第一三极管的集电极，所述第一三极管的基极通过所述第三电阻接所述单片机，所述第一三极管的发射极与所述太阳能电池板的负极分别接地； 

所述反接保护电路包括第三MOS管、第四电阻与第五电阻，所述蓄电池的负极接所述第三MOS管的漏极，所述第三MOS管的源极分别接所述第四电阻的一端与接地，栅极分别接所述第四电阻的另一端与所述第五电阻的一端，所述第五电阻的另一端接所述蓄电池的正极； 

所述电压采样电路包括第六电阻、第七电阻、第二电容、第一二极管、第八电阻、第九电阻、第三电容与第二二极管，所述第六电阻的一端用于接所述蓄电池的正极，另一端分别接所述第二电容的一端、所述第七电阻的一端与所述第一二极管的负极，所述第八电阻的一端接所述太阳能电池板的正极，另一端分别接所述第九电阻的一端、所述第三电容的一端与所述第二三极管的负极，所述第二电容的另一端、第七电阻的另一端、第一二极管的正极、第九电阻的另一端、第三电容的另一端与所述第二二极管的正极分别接地；所述第六电阻、第二电容、第七电阻与第一二极管的负极的公共连接端输出所述蓄电池采样电压至所述单片机；所述第八电阻、第九电阻、第三电容与第二二极管的负极的公共连接端输出所述电池板采样电压至所述单片机； 

所述单片机预存有第一蓄电池阈值电压、第二蓄电池阈值电压与电池板阈值电压，当所述电池板采样电压低于所述电池板阈值电压时，所述单片机控制关断所述充电电路；当所述电池板高于所述电池板阈值电压且所述蓄电池采样电压高于所述第一蓄电池阈值电压时，所述单片机控制导通所述充电电路，所述太阳能电池板开始对所述蓄电池充电，直至所述蓄电池采样电压高于所述第二蓄电池阈值电压时，所述单片机控制关断所述充电电路，所述太阳能电池板停止对所述蓄电池充电；其中，所述第一蓄电池阈值电压低于所述第二蓄电池 阈值电压。 

在其中一个实施例中，还包括放电电路，所述放电电路包括放电主回路、放电保护电路与电流采样电路，所述单片机还预存有第一阈值电流与第二阈值电流，所述第一阈值电流低于所述第二阈值电流，所述电流采样电路用于采集所述放电主回路中的电流并输出采样电流至所述单片机，所述放电保护电路用于在所述采样电流低于所述第一阈值电流或在所述采样电流高于所述第二阈值电流时控制关断所述主回路， 

所述放电主回路包括负载插口、第四MOS管与第十电阻，所述负载插口的一接线柱接所述蓄电池的正极，另一接线柱接所述第四MOS管的漏极，所述第四MOS管的源极接所述第十电阻的一端，所述第十电阻的另一端接地； 

所述放电保护电路包括第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻与第二三极管，所述第十一电阻的一端接所述蓄电池的正极，另一端分别接所述第十二电阻的一端与所述第四MOS管的栅极，所述第十二电阻的另一端接所述第二三极管的集电极，所述第二三极管的基极通过所述第十三电阻接所述单片机，发射极接地； 

所述电流采样电路包括第十四电阻与第四电容，所述第四电容并联连接于所述第十电阻的两端，所述第十四电阻的一端接所述第四MOS管的源极，另一端接所述单片机。 

在其中一个实施例中，所述太阳能移动电源还包括充电状态选择电路，所述充电状态选择电路用于选择所述太阳能移动电源进入待充电状态或退出待充电状态， 

所述充电状态选择电路包括第十五电阻与选择按钮，所述第十五电阻的一端接所述单片机，另一端通过所述选择按钮接地。 

在其中一个实施例中，所述太阳能移动电源还包括指示电路，所述指示电路用于指示所述太阳能移动电源进入充电状态、过充电状态、过放电状态与过电流状态， 

所述指示电路包括充电指示灯、过充电指示灯、过放电指示灯、过电流指示灯、第十六电阻、第十七电阻、第十八电阻与第十九电阻，所述充电指示灯 通过所述第十六电阻接所述单片机，所述过充电指示灯通过所述第十七电阻接所述单片机，所述过放电指示灯通过所述第十八电阻接所述单片机，所述过电流指示灯通过所述第十九电阻接所述单片机。 

在其中一个实施例中，还包括稳压电路，所述稳压电路用于为所述单片机的工作提供稳定的输出电压， 

所述稳压电路包括第五电容、第六电容与三端稳压管，所述三端稳压管的输入端用于接所述蓄电池的正极，输出端用于接所述单片机，接地端接地，所述第五电容的一端接所述三端稳压管的输入端，另一端接地，所述第六电容的一端接所述三端稳压管的输出端，另一端接地。 

在其中一个实施例中，还包括熔断器，所述熔断器连接于所述蓄电池的电流回路中。 

上述太阳能移动电源，充电电路中采用第一MOS管与第二MOS管并通过单片机进行控制，能够有效的避免逆充电，保护了太阳能移动电源。同时，反接保护电路可在接反时阻断蓄电池继续放电，保护了蓄电池。另外，使单片机与普通的模拟电路搭建，简化了电路结构，提高了电路的可靠性，降低了生产成本。 

附图说明

图1为本发明的太阳能移动电源的充电电路原理图； 

图2为本发明的太阳能移动电源的反接保护电路与放电电路的原理图； 

图3为本发明的太阳能移动电源的电压采样电路的原理图； 

图4为本发明的太阳能移动电源的稳压电路、指示电路、状态选择电路与单片机的连接原理图。 

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。 

如图1、图2、图3与图4所示，在一个实施例中，一种太阳能移动电源，包括单片机U1、蓄电池BT、太阳能电池板SR、充电电路、反接保护电路与电 压采样电路。充电电路用于控制太阳能电池板SR对蓄电池BT的充电，电压采样电路用于采集蓄电池BT与太阳能电池板SR的输出电压并输出蓄电池采样电压与电池板采样电压。本实施例采用的单片机U1为PIC16F676单片机。 

如图1所示，充电电路包括第一MOS管M1、第二MOS管M2、第一电容C1、第一三极管Q1、第一电阻R1、第二电阻R2与第三电阻R3。第一MOS管M1的漏极接太阳能电池板SR的正极，源极分别接第二MOS管M2的源极、第一电阻R1的一端与第一电容C1的一端，栅极分别接第一电阻R1的另一端、第一电容C1的另一端、第二MOS管M2的栅极与第二电阻R2的一端。第二MOS管M2的漏极用于接蓄电池BT的正极（见图1和图2的接线节点B+），第二电阻R2的另一端接第一三极管Q1的集电极，第一三极管Q1的基极通过第三电阻R3接单片机U1，本实施例中，第一三极管Q1的基极通过第三电阻R3接单片机U1的引脚9（见图1与图4的接线节点CSW），第一三极管Q1的发射极与太阳能电池板SR的负极分别接地。其中，第一MOS管M1与第二MOS管均采用P沟道增强型场效应晶体管，第一三极管Q1为NPN管，在充电过程中，单片机U1控制第一三极管Q1处于关断状态，第一MOS管M1与第二MOS管M2的栅-源极电压达到开启电压，形成P型导电沟道，在太阳能电池板SR的输出电流较大时，电流流经第一MOS管M1的漏极与源极并雪崩击穿第二MOS管M2的PN结进入蓄电池BT，从而给蓄电池BT充电。在太阳能电池板SR的输出电压因光照条件变化略有波动时，第一MOS管M1的PN结可阻断电流的回流，从而避免了逆充电现象的发生。 

如图2所示，反接保护电路包括第三MOS管M3、第四电阻R4与第五电阻R5。蓄电池BT的负极接第三MOS管M3的漏极，第三MOS管M3的源极分别接第四电阻R4的一端与接地，栅极分别接第四电阻R4的另一端与第五电阻R5的一端，第五电阻R5的另一端接蓄电池BT的正极。其中。第三MOS管M3为N沟道增强型场效应晶体管。太阳能电池板SR对蓄电池BT充电前，太阳能电池板SR的正极需要与蓄电池BT的正极相连（见图1和图2中的接线节点B+），此时，第三MOS管M3栅-源极电压达到开启电压，形成N型导电沟道，太阳能电池板SR开始对蓄电池BT进行充电。当太阳能电池板SR的输出 端与蓄电池BT的电极接反时，即在太阳能电池板SR的负极与蓄电池BT的正极相连时，第三MOS管M3的栅-源极电压为零，不能形成导电沟道，第三MOS管M3处于截止状态，阻断了蓄电池BT的放电，有效的保护了蓄电池BT。 

如图3所示，电压采样电路包括第六电阻R6、第七电阻R7、第二电容C2、第一二极管D1、第八电阻R8、第九电阻R9、第三电容C3与第二二极管D2。第六电阻R6的一端用于接蓄电池BT的正极（见图2和图3的接线节点B+），另一端分别接第二电容C2的一端、第七电阻R7的一端与第一二极管D1的负极。第八电阻R8的一端接太阳能电池板SR的正极（见图1与图3的接线节点S+），另一端分别接第九电阻R9的一端、第三电容C3的一端与第二三极管Q2的负极。第二电容C2的另一端、第七电阻R7的另一端、第一二极管D1的正极、第九电阻R9的另一端、第三电容C3的另一端与第二二极管D2的正极分别接地。第六电阻R6、第二电容C2、第七电阻R7与第一二极管D1的负极的公共连接端输出蓄电池采样电压至单片机U1，本实施例中，蓄电池采样电压输送至单片机U1的引脚10（见图3和图2的接线节点BC）。第八电阻R8、第九电阻R9、第三电容C3与第二二极管D2的负极的公共连接端输出电池板采样电压至单片机U1，本实施例中，电池板采样电压输送至单片机U1的引脚8（见图3和图4的接线节点SC）。 

如图4所示，单片机U1预存有第一蓄电池阈值电压、第二蓄电池阈值电压与电池板阈值电压。当电池板采样电压低于电池板阈值电压时，单片机U1的引脚9输出高电平至第一三极管Q1的基极，第一三极管Q1导通，第一MOS管M1与第二MOS管M2的栅-源极电压为零，第一MOS管M1与第二MOS管M2处于截止状态，从而充电电路被关断。当电池板高于电池板阈值电压且蓄电池采样电压高于第一蓄电池阈值电压时，单片机U1的引脚9输出低电平至第一三极管Q1的基极，第一三极管Q1关断，第一MOS管M1与第二MOS管的栅-源极电压达到开启电压，充电电路被导通，太阳能电池板SR开始对蓄电池BT充电，直至蓄电池采样电压高于第二蓄电池阈值电压时，单片机U1引脚9输出高电平，控制关断充电电路，从而使太阳能电池板SR停止对蓄电池BT充电；其中，第一蓄电池BT阈值电压低于第二蓄电池阈值电压。 

如图2所示，在具体的实施例中，太阳能移动电源还包括放电电路。放电电路包括放电主回路、放电保护电路与电流采样电路。单片机U1还预存有第一阈值电流与第二阈值电流，第一阈值电流低于第二阈值电流，电流采样电路用于采集放电主回路中的电流并输出采样电流至单片机U1，放电保护电路用于在采样电流低于第一阈值电流或在采样电流高于第二阈值电流时控制关断主回路。 

放电主回路包括负载插口CK、第四MOS管M4与第十电阻R10。负载插口CK的一接线柱接蓄电池BT的正极，另一接线柱接第四MOS管M4的漏极，第四MOS管M4的源极接第十电阻R10的一端，第十电阻R10的另一端接地。放电保护电路包括第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13与第二三极管Q2。第十一电阻R11的一端接蓄电池BT的正极，另一端分别接第十二电阻R12的一端与第四MOS管M4的栅极，第十二电阻R12的另一端接第二三极管Q2的集电极，第二三极管Q2的基极通过第十三电阻R13接单片机U1，发射极接地，本实施例中，第二三极管Q2的基极通过第十三电阻R13接单片机U1的引脚13（见图2和图3的接线节点LSW）。电流采样电路包括第十四电阻R14与第四电容C4。第四电容C4并联连接于第十电阻R10的两端，第十四电阻R14的一端接第四MOS管M4的源极，另一端接单片机U1，通常接单片机U1的引脚11（见图2和图4的接线节点IS）。其中，第四MOS管M3为N沟道增强型场效应晶体管，第二三极管Q2为NPN管。当单片机U1通过引脚11采集的采样电流低于预存的第一阈值电流时，单片机U1通过引脚13输出高电平控制导通第二三极管Q2第四MOS管M4的栅-源极电压为零，第四MOS管M4处于截止状态，负载插口CK被断路，有效的避免了蓄电池BT的过放电。同理，当采样电流高于第二阈值电流时，单片机U1通过第二三极管Q2控制第四MOS管M4处于截止状态，负载插口CK被断路，有效地避免了放电电流过大造成的负载的损坏。 

如图4所示，太阳能移动电源还包括充电状态选择电路、指示电路与稳压电路。充电状态选择电路用于选择太阳能移动电源进入待充电状态或退出待充电状态。充电状态选择电路包括第十五电阻R15与选择按钮K，第十五电阻R15 的一端接单片机U1，通常接单片机U1的引脚2，另一端通过选择按钮K接地。通常，只有通过选择按钮K选择进入待充电状态，单片机U1才会正常工作，才能控制充电电路与放电电路的正常工作。 

指示电路用于指示太阳能移动电源进入充电状态、过充电状态、过放电状态与过电流状态。指示电路包括充电指示灯L1、过充电指示灯L2、过放电指示灯L3、过电流指示灯L4、第十六电阻R16、第十七电阻R17、第十八电阻R18与第十九电阻R19。充电指示灯L1通过第十六电阻R16接单片机U1的引脚3，用于指示太阳能移动电源进入充电状态。过充电指示灯L2通过第十七电阻R17接单片机U1的引脚5，用于指示太阳能移动电源充电过满。过放电指示灯L3通过第十八电阻R18接单片机U1的引脚6，用于指示太阳能移动电源的放电电流较低，应停止放电。过电流指示灯L4通过第十九电阻R19接单片机U1的引脚7，用于指示太阳能移动电源的放电电流较大，可能会烧坏负载。此外，单片机U1的引脚4依次通过第二十电阻R20与第七电容C7接地。 

稳压电路用于为单片机U1的工作提供稳定的输出电压。稳压电路包括第五电容C5、第六电容C6与三端稳压管U2。三端稳压管U2的输入端Vin用于接蓄电池BT的正极（见图2和图4的接线节点B+），输出端Vout分别用于接单片机U1的引脚1、第八电容C8的一端与第九电容C9的一端，第八电容C8的另一端、第九电容C9的另一端与单片机U1的引脚14分别接地。三端稳压管U2的接地端接地，第五电容C5的一端接三端稳压管的输入端Vin，另一端接地，第六电容C6的一端接三端稳压管的输出端Vout，另一端接地。另外，单片机U1的引脚12悬空，在此不做定义。此外太阳能移动电源还包括熔断器F1，熔断器F1连接于蓄电池BT的电流回路中。 

上述太阳能移动电源，充电电路中采用第一MOS管M1与第二MOS管M2并通过单片机U1进行控制，能够有效的避免逆充电，保护了太阳能移动电源。同时，反接保护电路可在接反时阻断蓄电池BT继续放电，保护了蓄电池BT。另外，使单片机U1与普通的模拟电路搭建，电路结构较简单，提高了电路的可靠性，降低了生产成本。 

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细， 但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。 

Claims (6)

1.一种太阳能移动电源，其特征在于，包括单片机、蓄电池、太阳能电池板、充电电路、反接保护电路与电压采样电路，所述充电电路用于控制太阳能电池板对蓄电池的充电，所述电压采样电路用于采集所述蓄电池与所述太阳能电池板的输出电压并输出蓄电池采样电压与电池板采样电压，

所述充电电路包括第一MOS管、第二MOS管、第一电容、第一三极管、第一电阻、第二电阻与第三电阻，所述第一MOS管的漏极接所述太阳能电池板的正极，源极分别接所述第二MOS管的源极、第一电阻的一端与第一电容的一端，栅极分别接所述第一电阻的另一端、所述第一电容的另一端、所述第二MOS管的栅极与所述第二电阻的一端，所述第二MOS管的漏极用于接所述蓄电池的正极，所述第二电阻的另一端接所述第一三极管的集电极，所述第一三极管的基极通过所述第三电阻接所述单片机，所述第一三极管的发射极与所述太阳能电池板的负极分别接地；

所述反接保护电路包括第三MOS管、第四电阻与第五电阻，所述蓄电池的负极接所述第三MOS管的漏极，所述第三MOS管的源极分别接所述第四电阻的一端与接地，栅极分别接所述第四电阻的另一端与所述第五电阻的一端，所述第五电阻的另一端接所述蓄电池的正极；

所述电压采样电路包括第六电阻、第七电阻、第二电容、第一二极管、第八电阻、第九电阻、第三电容与第二二极管，所述第六电阻的一端用于接所述蓄电池的正极，另一端分别接所述第二电容的一端、所述第七电阻的一端与所述第一二极管的负极，所述第八电阻的一端接所述太阳能电池板的正极，另一端分别接所述第九电阻的一端、所述第三电容的一端与所述第二三极管的负极，所述第二电容的另一端、第七电阻的另一端、第一二极管的正极、第九电阻的另一端、第三电容的另一端与所述第二二极管的正极分别接地；所述第六电阻、第二电容、第七电阻与第一二极管的负极的公共连接端输出所述蓄电池采样电压至所述单片机；所述第八电阻、第九电阻、第三电容与第二二极管的负极的公共连接端输出所述电池板采样电压至所述单片机；

所述单片机预存有第一蓄电池阈值电压、第二蓄电池阈值电压与电池板阈值电压，当所述电池板采样电压低于所述电池板阈值电压时，所述单片机控制关断所述充电电路；当所述电池板高于所述电池板阈值电压且所述蓄电池采样电压高于所述第一蓄电池阈值电压时，所述单片机控制导通所述充电电路，所述太阳能电池板开始对所述蓄电池充电，直至所述蓄电池采样电压高于所述第二蓄电池阈值电压时，所述单片机控制关断所述充电电路，所述太阳能电池板停止对所述蓄电池充电；其中，所述第一蓄电池阈值电压低于所述第二蓄电池阈值电压。

2.根据权利要求1所述的太阳能移动电源，其特征在于，还包括放电电路，所述放电电路包括放电主回路、放电保护电路与电流采样电路，所述单片机还预存有第一阈值电流与第二阈值电流，所述第一阈值电流低于所述第二阈值电流，所述电流采样电路用于采集所述放电主回路中的电流并输出采样电流至所述单片机，所述放电保护电路用于在所述采样电流低于所述第一阈值电流或在所述采样电流高于所述第二阈值电流时控制关断所述主回路，

所述放电主回路包括负载插口、第四MOS管与第十电阻，所述负载插口的一接线柱接所述蓄电池的正极，另一接线柱接所述第四MOS管的漏极，所述第四MOS管的源极接所述第十电阻的一端，所述第十电阻的另一端接地；

所述放电保护电路包括第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻与第二三极管，所述第十一电阻的一端接所述蓄电池的正极，另一端分别接所述第十二电阻的一端与所述第四MOS管的栅极，所述第十二电阻的另一端接所述第二三极管的集电极，所述第二三极管的基极通过所述第十三电阻接所述单片机，发射极接地；

所述电流采样电路包括第十四电阻与第四电容，所述第四电容并联连接于所述第十电阻的两端，所述第十四电阻的一端接所述第四MOS管的源极，另一端接所述单片机。

3.根据权利要求2所述的太阳能移动电源，其特征在于，所述太阳能移动电源还包括充电状态选择电路，所述充电状态选择电路用于选择所述太阳能移动电源进入待充电状态或退出待充电状态，

所述充电状态选择电路包括第十五电阻与选择按钮，所述第十五电阻的一端接所述单片机，另一端通过所述选择按钮接地。

4.根据权利要求2所述的太阳能移动电源，其特征在于，所述太阳能移动电源还包括指示电路，所述指示电路用于指示所述太阳能移动电源进入充电状态、过充电状态、过放电状态与过电流状态，

所述指示电路包括充电指示灯、过充电指示灯、过放电指示灯、过电流指示灯、第十六电阻、第十七电阻、第十八电阻与第十九电阻，所述充电指示灯通过所述第十六电阻接所述单片机，所述过充电指示灯通过所述第十七电阻接所述单片机，所述过放电指示灯通过所述第十八电阻接所述单片机，所述过电流指示灯通过所述第十九电阻接所述单片机。

5.根据权利要求1所述的太阳能移动电源，其特征在于，还包括稳压电路，所述稳压电路用于为所述单片机的工作提供稳定的输出电压，

所述稳压电路包括第五电容、第六电容与三端稳压管，所述三端稳压管的输入端用于接所述蓄电池的正极，输出端用于接所述单片机，接地端接地，所述第五电容的一端接所述三端稳压管的输入端，另一端接地，所述第六电容的一端接所述三端稳压管的输出端，另一端接地。

6.根据权利要求1所述的太阳能移动电源，其特征在于，还包括熔断器，所述熔断器连接于所述蓄电池的电流回路中。

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