CN114336861A - 一种太阳能发电装置的控制电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种太阳能发电装置的控制电路，包括：太阳能电板、充电控制电路、电源电路、蜂鸣器报警电路、MOS管触发电路、充电继电器控制电路和MCU电路；其中，所述太阳能电板、充电控制电路和电源电路依次电连接；所述电源电路为蜂鸣器报警电路、MOS管触发电路、充电继电器控制电路和MCU电路供电；所述MCU电路与所述充电控制电路、蜂鸣器报警电路、MOS管触发电路和充电继电器控制电路电连接；所述充电控制电路包括电池BT1、继电器触点JDQ1B、MOS管Q5、二极管D2和高压光耦U3；所述充电继电器控制电路包括继电器线圈JDQ1A和三极管管Q4；所述继电器触点JDQ1B、MOS管Q5以及高压光耦U3在充电前均由MCU电路控制为断开状态。本发明能够确保电池接反也不会导致故障。

Description

一种太阳能发电装置的控制电路

技术领域

本发明涉及一种控制电路，尤其涉及一种太阳能发电装置的控制电路。

背景技术

太阳能发电装置由于可以将太阳的能量转化为电能，节能环保，已经被广泛应用。

但本申请发明人在进行技术研发的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：

现有的太阳能发电装置的控制电路如果出现电池反接，容易出现故障，充电控制电路中的关键元件出现故障后，***无法自检并报警，因此使用时存在多种安全隐患，需要格外小心。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术存在的问题，提供一种太阳能发电装置的控制电路。

实现本发明目的的技术方案是一种太阳能发电装置的控制电路，包括：太阳能电板、充电控制电路、电源电路、蜂鸣器报警电路、MOS管触发电路、充电继电器控制电路和MCU电路；其中，所述太阳能电板、充电控制电路和电源电路依次电连接；所述电源电路为蜂鸣器报警电路、MOS管触发电路、充电继电器控制电路和MCU电路供电；所述MCU电路与所述充电控制电路、蜂鸣器报警电路、MOS管触发电路和充电继电器控制电路电连接；所述充电控制电路包括电池BT1、继电器触点JDQ1B、MOS管Q5、二极管D2和高压光耦U3；所述充电继电器控制电路包括继电器线圈JDQ1A和三极管管Q4；所述继电器触点JDQ1B、MOS管Q5以及高压光耦U3在充电前均由MCU电路控制为断开状态。

所述电池BT1连接在二极管D2的负极和MOS管Q5的漏极之间；所述继电器触点JDQ1B设置在太阳能电板的正极输出端与二极管D2的正极之间；所述MOS管Q5的栅极链接到MOS管触发电路和源极连接到MCU电路，同时源极串联电阻R11接地；所述高压光耦U3设置在MOS管Q5的漏极与MUC电路之间；所述继电器线圈JDQ1A设置在电源电路和三极管Q4的集电极之间；所述三极管Q4的基极连接到MUC电路，发射极接地。

所述MCU电路包括MCU芯片U6以及稳压器U4；稳压器U4与MCU芯片U6连接。

所述充电控制电路还包括电阻R3、电阻R4、电阻R5、光耦U2、高压光偶U3和二极管D3；所述电阻R3连接在二极管D2的负极和光耦U2之间；所述电阻R4连接在电源和光耦U2之间，同时连接MCU芯片U6；所述电阻R5连接在电源和高压光耦U3之间；所述二极管D3的负极连接MOS管Q5的漏极，正极连接高压光耦U3。

所述充电控制电路还包括二极管D1、电阻R8和电阻R9；所述二极管D1的正极与二极管D2的负极、电池BT1的正极连接，二极管D1的负极串联电阻R8、电阻R9后接地，同时电阻R8和电阻R9的连接点连接到MCU芯片U6。

所述充电控制电路还包括电阻R2和电阻R7；所述电阻R2和电阻R7串联在二极管D2的正极与地之间，同时电阻R2和电阻R7的连接点连接到MCU芯片U6。

所述充电控制电路还包括电阻R11；所述电阻R11连接在MOS管Q5的源极和地之间，同时与MOS管Q5源极的连接点连接到MCU芯片U6。

所述MCU芯片U6的型号为HT66F3185。

进一步的，还包括显示电路；所述显示电路由电源电路供电，并与MCU电路连接。

采用了上述技术方案后，本发明具有积极的效果：(1)本发明的继电器触点和MOS管在未开始充电时两者都不通，高压光偶在未开始充电前由MCU芯片控制为断开状态，所以开始时即便电池接反，由于它不与任何元件构成回路，所以即使电池接反也不会导致故障。

(2)本发明在充电控制电路中设置了能自动检测电池接线错误的电路，接线错误会报警提示，且不会造成电池放电现象。

(3)本发明的电路能够实现电池电量充满自动断电，从而保护电池防止过充电。

(4)本发明在太阳能电板未打开或者发电不够不能对电池充电时，能确保即使错误连接充电，也不会使电池放电。

(5)本发明采用双开关电路，当有任一一个损坏时，能自动检测并报警，同时，在不充电时继电器触点会断开，MOS管关闭，从而使得电池无放电回路，不充电时无自放电现象。

(6)本发明能自动检测太阳呢电板输出电压，达到合适电压后自动连接充电。

(7)本发明继电器故障时，二极管的设置可以有效保护电池不会通过太阳能电板放电。

(8)本发明MOS管故障时，MCU自动检测，并报警提示。

(9)本发明还设置有二极管故障自动检测电路，能够报警提示。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1为本发明的电路原理框图。

图2为本发明的太阳能电板及充电控制电路部分的电路图。

图3为本发明的电源电路、蜂鸣器报警电路以及MOS管触发电路部分的电路图。

图4为本发明的MCU电路以及充电继电器控制电路部分的电路图。

图5为本发明的显示电路部分的电路图。

附图中标号为：

太阳能电板1、充电控制电路2、电源电路3、蜂鸣器报警电路4、MOS管触发电路5、充电继电器控制电路6、MCU电路7、显示电路8。

具体实施方式

(实施例1)

见图1，图1中展示了一种太阳能发电装置的控制电路的原理框图，包括：太阳能电板1、充电控制电路2、电源电路3、蜂鸣器报警电路4、MOS管触发电路5、充电继电器控制电路6、MCU电路7和显示电路8。

其中，太阳能电板1、充电控制电路2和电源电路3依次电连接；电源电路3将太阳能电板1的输出电压转化为稳定的12V直流电，为蜂鸣器报警电路4、MOS管触发电路5、充电继电器控制电路6、MCU电路7和显示电路8提供电源，使各部分电路稳定工作。MCU电路7与充电控制电路2、蜂鸣器报警电路4、MOS管触发电路5、充电继电器控制电路6和显示电路8电连接，用于控制各部分电路。

见图4，MCU电路6包括MCU芯片U6、稳压器U4(型号为78L05，是一个三端集成稳压器)以及电容C8和电容C9；稳压器U4与MCU芯片U6连接。MCU芯片U6的型号为HT66F3185，它一共有24个引脚。稳压器U4的3脚链接+12V电压，稳压器U4的1脚输出5V(VCC)电源，并连接道MCU芯片U6的24脚，同时串联电容C9接地；稳压器U4的2脚接地，3脚串联电容C8后接地。MCU芯片U6的1脚接地，其余22个引脚与其他电路连接。充电继电器控制电路6则包括电阻R20、电阻R21、三极管Q4、二极管D4和继电器线圈JDQ1A。电阻R20的一端连接MCU芯片U6的18脚，另一端连接三极管Q4的基极。三极管Q4的发射极接地，集电极连接继电器线圈JDQ1A。电阻R21连接在三极管Q4的基极和地之间。继电器线圈JDQ1A连接在电源电路3输出的+12V直流电和三极管Q4的集电极之间。二极管D4与继电器线圈JDQ1A并联。

见图5，显示电路8包括数码显示管、以及电阻R12-R19和发光二极管D10-D13。电阻R12连接数码显示管的3脚和MCU芯片U6的19脚之间；电阻R13连接再数码显示管的5脚和MCU芯片U6的17脚之间；电阻R14连接再数码显示管的10脚和MCU芯片U6的16脚之间；电阻R15连接再数码显示管的1脚和MCU芯片U6的15脚之间；电阻R16连接再数码显示管的2脚和MCU芯片U6的14脚之间；电阻R17连接再数码显示管的4脚和MCU芯片U6的13脚之间；电阻R18连接数码显示管的7脚和MCU芯片U6的12脚之间；电阻R19连接数码显示管的11脚和MCU芯片U6的11脚之间；数码显示管的12脚连接MCU芯片U6的6脚，9脚连接MCU芯片U6的7脚，8脚连接MCU芯片U6的8脚。发光二极管D10、D11、D12、D13的正极分别连接数码显示管的2脚、4脚、7脚、11脚，发光二极管D10、D11、D12、D13的负极均连接MCU芯片U6的9脚。

见图3，电源电路3通过二极管D5与太阳能电板1连接，同时二极管D5的正极还连接到充电控制电路2中的继电器触点JDQ1B；电源电路3中包含一个DC-DC隔离转换器芯片U5(型号为PN6380)；电源电路3输出的+12V直流电供给蜂鸣器报警电路4、MOS管触发电路5、充电继电器控制电路6。蜂鸣器报警电路4包括通过电阻R25连接到电源电路3的+12V直流输出,蜂鸣器SP1、三极管Q2、电阻R27和电阻R36。三极管Q2的基极连接到电阻R27和电阻R36的交点，发射极接地，集电极通过电阻R26连接到蜂鸣器SP1，电阻R27与MCU芯片U6的2脚连接。MOS管触发电路5包括三极管Q1、三极管Q6、三极管Q3、电阻R28、电阻R29和电阻R37。其中，三极管Q1的基极与电阻R29的一端连接，发射极与三极管Q6的发射极连接，集电极连接到电源电路3的+12V直流输出端；三极管Q6的基极与电阻R29的一端连接，集电极接地；三极管Q3的基极通过电阻R37连接MCU芯片U6的3脚，发射极接地，集电极基极与电阻R29的一端连接。电阻R29的另一端连接到电源电路3的+12V直流输出端；电阻R28的一端连接到三极管Q1和三极管Q6的交点，另一端连接充电控制电路2的MOS管Q5的栅极。

见图2，太阳能电板1的1脚连接到充电控制电路2，2脚接地。本实施例的关键电路为充电控制电路2，具体来说，充电控制电路2包括电池BT1、继电器触点JDQ1B、MOS管Q5、二极管D1、二极管D2、二极管D3、光耦U2、高压光耦U3、以及电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11。继电器触点JDQ1B、MOS管Q5以及高压光耦U3在充电前均由MCU电路7控制为断开状态。

具体来讲，电池BT1连接在二极管D2的负极和MOS管Q5的漏极之间；继电器触点JDQ1B设置在太阳能电板1的正极输出端与二极管D2的正极之间；二极管D2的正极与电阻R2和电阻R7串联后接地，同时，电阻R2和电阻R7的交点处连接到MCU芯片U6的22脚；二极管D2的负极连接二极管D1的正极，二极管D1的负极与电阻R8和电阻R9串联后接地，同时，电阻R8和电阻R9的交点连接到MCU芯片U6的21脚。MOS管Q5的栅极连接MOS管触发电路的电阻R28，同时栅极通过电阻R10接地；源极连接到MCU芯片U6的20脚，同时源极通过电阻R11接地。二极管D3设置在高压光耦U3与MOS管Q5的漏极之间，高压光耦U3连接MCU芯片U6的5脚，同时高压光耦U3与光耦U2以及电源VCC连接。电阻R3连接在二极管D2的负极和光耦U2之间；电阻R4连接在电源和光耦U2之间，同时连接MCU芯片U6的4脚；电阻R5连接在电源VCC和高压光耦U3之间。电阻R1和电阻R6串联，电阻R1的一端连接太阳能电板1的1脚，电阻R6的一端接地，同时，电阻R1和电阻R6的交点连接到MCU芯片U6的23脚。

本实施例的太阳能发电装置的控制电路的工作原理如下：

继电器触点JDQ1B和MOS管Q5，在未开始充电时两者都不通，高压光偶U3在未开始充电前由MCU芯片U6的5脚BATTER_JC_CNT控制为断开状态，所以开始时即便电池接反，由于它不与任何元件构成回路，所以即使电池接反也不会导致故障。

在充电控制电路中设置了能自动检测电池接线错误的电路，由R3,R4，R5，光偶U2，高压光偶U3及二极管D3组成，当太阳能电板1打开，太阳能电板1的输出电压经过电源电路3转换成稳定的12V电压，传送到MCU电路7,MCU电路7通电开始工作时，首先输出BATTER_JC_CNT为低电平，并检测BATTER_XH信号，当BATTER_XH信号为低电平，则电池BT1正负极接线正确，BATTER_XH为高电平时，则表示电池BT1正负接接反或者电池BT1未连接上，此时则蜂鸣器SP1鸣叫警告提示，并同时通过显示电路8输出错误代码。同时，当太阳能电板1无输出时，MCU电路7不工作,此时的高压光偶U3是断开状态，电阻R3、光耦U2、二极管D3构成的放电回路被高压光偶U3断开，故自动检测电池接线错误的电路不会造成电池放电现象。充电控制电路2中的二极管D1取电池BT1电压，通过电阻R8和电阻R9分压得到BATTER_V，该信号送到MCU芯片U6的21脚，由MCU芯片U6对电压测量，并判断；当电池BT1电压达到电池量满的状态时，MCU芯片U6输出RELAY_CNT信号(18脚)通过充电继电器控制电路6控制充电继电器线圈JDQ1A，使得充电控制电路2中的继电器触点JDQ1B断开与二极管D2的连接(如图2中非充电状态)；同时MCU芯片U6的3脚输出0电平的CMOS_CNT信号，通过MOS管触发电路5，控制MOS管Q5断开与电池BT1的连接，达到充满自动断电、防止过充电保护电池的目的。

当太阳能电板1收起，太阳能电板1无输出，电源电路3无稳定12V电压输出，则MCU电路7不工作，继电器触点JDQ1B处于断开状态，MOS管Q5处于关闭状态，因此不会导致电池BT1放电；当太阳能电板1输出电压不够时，由于MCU电路7通过二极管D1、电阻R8和电阻R9实时检测电池BT1电压，又通过电阻R1和电阻R6分得电压SUN_VA(连接到MCU芯片U6的23脚)实时检测太阳能电板1的输出电压，故MCU芯片U6可实时判断太阳能电板的输出电压是否能对电池BT1充电，达不到对电池BT1的充电电压时，MCU芯片U6控制继电器触点JDQ1B一直处于断开，MOS管Q5一直处于关闭状态。从而避免在收起太阳能板或者太阳能板发电不够、不能对电池充电时误连接充电，因此不会导致电池放电。

当继电器触点JDQ1B触点不能正确连接到D2时，由于二极管D2的作用，电阻R2，R7无法取到电压，此时电压SUN_VB一直为0V，故可立即检测出继电器触点JDQ1B异常，蜂鸣器SP1报警输出，并在显示电路8输出错误提示代码。当继电器触点JDQ1B无法与D2断开时(指虽然继电器线圈JDQ1A断电了，但是继电器触点JDQ1B无法断开，表明该断未断的故障)，则电阻R2和电阻R7取的SUN_VB一直有一个稳定的电压，则蜂鸣器SP1报警输出，并在显示电路8输出错误提示代码。因此采用继电器和MOS管Q5的双开关电路对电池BT1进行充电控制，当有一个开关损坏时，能自动检测，并蜂鸣器报警提示。

当MOS管Q5损坏处于短路状态时，只要继电器触点JDQ1B连接到二极管D2，在MOS管Q5无触发信号时，则立刻就有充电流，MCU芯片U6的22脚通过检测电阻R11上的BATTER_CURT信号即可判断MOS管Q5损坏并处于短路状态，反之当MOS管Q5故障处于断路状态时，继电器触点JDQ1B连接到二极管D2，MCU芯片U6的3脚通过MOS管触发电路5给出MOS管Q5的触发信号CMOS_CNT，但在电阻R11上的BATTER_CURT信号却一直为0时，即MOS管Q5故障，并处于开路状态，蜂鸣器SP1报警输出，并在显示电路8输出错误提示代码。

MCU芯片U6通过继电器JDQ1和MOS管Q5双开关控制，在不充电时继电器触点JDQ1B断开，MOS管Q5关闭使得电池BT1无放电回路，故在不充电时无自放电现象。由于通过二极管D1取电池BT1电压，电阻R8和R9分压后得到BATTER_V，MCU芯片U6实时检测这个电压，所以充电时能对电池BT1电压自动检测，在不充电时由于MOS管Q5处于关闭状态，导致二极管D1、电阻R8和电阻R9与电池不构成回路，故在不充电时无自放电现象。

MCU芯片U6通过对R1和R6的电压SUN_VA实时检测太阳能板的电压，通过对二极管D1、电阻R8和电阻R9得到的BATTER_V实时检测电池电压，来判断是太阳能电板1的电压是否合适对电池充电，可以充电时控制继电器触点JDQ1B连接到二极管D2，同时控制MOS管Q5导通，进行充电。从而实现自动检测太能电板输出电压，达到合适电压自动连接充电。

在继电器故障处于应该断开却连接于D2无法断开，且MOS管故障并处于短路时，二极管D2能有效的保护电池BT1不会通过太阳能电板1放电。

当二极管D2故障并处于短路时，继电器触点JDQ1B未连接到二极管D2，MOS管Q5开通后，MCU芯片U6即可通过对电阻R2和电阻R7取得的电压SUN_VB测量判断二极管D2是否短路，短路时SUN_VB有电压，未短路时，没有电压。从而实现对二极管D2故障的自动检测，并蜂鸣器报警提示。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种太阳能发电装置的控制电路，其特征在于包括：太阳能电板(1)、充电控制电路(2)、电源电路(3)、蜂鸣器报警电路(4)、MOS管触发电路(5)、充电继电器控制电路(6)和MCU电路(7)；其中，所述太阳能电板(1)、充电控制电路(2)和电源电路(3)依次电连接；所述电源电路(3)为蜂鸣器报警电路(4)、MOS管触发电路(5)、充电继电器控制电路(6)和MCU电路(7)供电；所述MCU电路(7)与所述充电控制电路(2)、蜂鸣器报警电路(4)、MOS管触发电路(5)和充电继电器控制电路(6)电连接；所述充电控制电路(2)包括电池BT1、继电器触点JDQ1B、MOS管Q5、二极管D2和高压光耦U3；所述充电继电器控制电路(6)包括继电器线圈JDQ1A和三极管管Q4；所述继电器触点JDQ1B、MOS管Q5以及高压光耦U3在充电前均由MCU电路(7)控制为断开状态。

2.根据权利要求1所述的一种太阳能发电装置的控制电路，其特征在于：所述电池BT1连接在二极管D2的负极和MOS管Q5的漏极之间；所述继电器触点JDQ1B设置在太阳能电板的正极输出端与二极管D2的正极之间；所述MOS管Q5的栅极链接到MOS管触发电路(5)和源极连接到MCU电路(7)，同时源极串联电阻R11接地；所述高压光耦U3设置在MOS管Q5的漏极与MUC电路(7)之间；所述继电器线圈JDQ1A设置在电源电路和三极管Q4的集电极之间；所述三极管Q4的基极连接到MUC电路(6)，发射极接地。

3.根据权利要求2所述的一种太阳能发电装置的控制电路，其特征在于：所述MCU电路(7)包括MCU芯片U6以及稳压器U4；稳压器U4与MCU芯片U6连接。

4.根据权利要求3所述的一种太阳能发电装置的控制电路，其特征在于：所述充电控制电路(2)还包括电阻R3、电阻R4、电阻R5、光耦U2、高压光偶U3和二极管D3；所述电阻R3连接在二极管D2的负极和光耦U2之间；所述电阻R4连接在电源和光耦U2之间，同时连接MCU芯片U6；所述电阻R5连接在电源和高压光耦U3之间；所述二极管D3的负极连接MOS管Q5的漏极，正极连接高压光耦U3。

5.根据权利要求4所述的一种太阳能发电装置的控制电路，其特征在于：所述充电控制电路(2)还包括二极管D1、电阻R8和电阻R9；所述二极管D1的正极与二极管D2的负极、电池BT1的正极连接，二极管D1的负极串联电阻R8、电阻R9后接地，同时电阻R8和电阻R9的连接点连接到MCU芯片U6。

6.根据权利要求5所述的一种太阳能发电装置的控制电路，其特征在于：所述充电控制电路(2)还包括电阻R2和电阻R7；所述电阻R2和电阻R7串联在二极管D2的正极与地之间，同时电阻R2和电阻R7的连接点连接到MCU芯片U6。

7.根据权利要求6所述的一种太阳能发电装置的控制电路，其特征在于：所述充电控制电路(2)还包括电阻R11；所述电阻R11连接在MOS管Q5的源极和地之间，同时与MOS管Q5源极的连接点连接到MCU芯片U6。

8.根据权利要求1-7之一所述的一种太阳能发电装置的控制电路，其特征在于：所述MCU芯片U6的型号为HT66F3185。

9.根据权利要求8所述的一种太阳能发电装置的控制电路，其特征在于：还包括显示电路(8)；所述显示电路(8)由电源电路(3)供电，并与MCU电路(6)连接。

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