CN209881443U - 一种太阳能充电电路及充电器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种太阳能充电电路及充电器，涉及太阳能充电技术领域。一种太阳能充电电路，与太阳能电源电连接，包括：滤波电路、稳压电路、电压转换电路、指示灯电路和USB接口；滤波电路包括并联的第一滤波电路和第二滤波电路，第一滤波电路的输入端与太阳能电源电连接，稳压电路安设在第一滤波电路的输出端与第二滤波电路的输入端之间，第二滤波电路的输出端与电压转换电路电连接，指示灯电路并联在电压转换电路和USB接口之间；其中，稳压电路中，稳压源的参考极与稳压源输入电路连接，稳压源的阳极与压差调整电路连接，稳压源的阴极与稳压源输出电路连接。通过稳压电路中设置了压差调整电路，从而避免因为充电时电压不稳定造成待充电设备损坏的情况。

Description

一种太阳能充电电路及充电器

技术领域

本实用新型涉及太阳能充电技术领域，具体而言，涉及一种太阳能充电电路及充电器。

背景技术

目前，太阳能发电是一种新兴的可再生能源，大到专门的太阳能发电站，小到给手机等移动设备充电的充电宝，现在都将太阳能发电利用的淋漓尽致。

现有技术中，太阳能充电装置基本都是直接连接出电设备，然后采用二极管防止电量回流入太阳能的电池板上。

但是，采用现有技术，在阳光不稳定时(如：阴雨天)，容易产生较大的电压差，导致太阳能充电装置的充电电压不稳定，进而造成太阳能充电装置元器件的损坏，更严重的会导致太阳能充电装置的损坏。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种太阳能充电电路及充电器，能够实现低压差稳压电路，使得太阳能充电装置的充电电压稳定。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

第一方面，本实用新型实施例提供了一种太阳能充电电路，包括：滤波电路、稳压电路、电压转换电路、指示灯电路和USB 接口；

所述滤波电路包括并联的第一滤波电路和第二滤波电路，所述第一滤波电路的输入端与所述太阳能电源电连接，所述稳压电路安设在所述第一滤波电路的输出端与所述第二滤波电路的输入端之间，所述第二滤波电路的输出端与所述电压转换电路电连接，所述指示灯电路并联在所述电压转换电路和所述 USB接口之间；

其中，所述稳压电路包括稳压源、稳压源输入电路、稳压源输出电路和差压调整电路，所述稳压源的参考极与所述稳压源输入电路连接，所述稳压源的阳极与所述压差调整电路连接，所述稳压源的阴极与所述稳压源输出电路连接。

进一步的，压差调整电路包括第一三极管和第一电阻，稳压电路还包括分流电路，分流电路包括第二三极管及第二电阻，其中，第一三极管的基极与第一电阻连接，第一三极管的发射极与第二三极管的发射极连接，第二三极管的集电极与第一电阻连接，第二三极管的基极与第一电阻连接，第二三极管的集电极与第三电阻连接。

进一步地，所述稳压源为TL431。

进一步地，所述第一三极管为FZT788B，所述第二三极管为2N3906。

进一步地，所述第一滤波电路包括第一电解电容和第一电容，所述第二滤波电路包括第二电解电容和第二电容。

进一步地，所述电压转换电路包括：电压转换芯片、第四电阻和第三电容，所述电压转换芯片的第一管脚分别接第四电阻和第三电容，第四电阻的另一端还与第二滤波电路的第二电解电容以及USB接口的电源正极连接，第三电容与第二滤波电路的第二电解电容的另一端连接，转换芯片的第二管脚与第三电容接第二滤波电路的第二电解电容的同一端，并且与USB接口的电源负极连接，转换芯片的第三管脚和第四管脚分别接 USB接口的数据正极和数据负极。

进一步地，所述电压转换芯片为GPM2513。

进一步地，所述指示灯电路中的指示灯为三基色LED灯。

第二方面，本实用新型还提供了一种太阳能充电器，包括太阳能电源和如第一方面所述的太阳能充电电路。

进一步地，所述太阳能电源的电池板为多晶硅。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型提供一种太阳能充电电路及充电器，通过为太阳能充电电路设置了稳压电路，并且稳压电路中设置了压差调整电路，稳压电路在稳定电压的同时还能对电压进行调整，使得稳压过程中的压差减小，从而可以保证太阳能充电装置的充电电压稳定，避免了因为充电时电压不稳定造成待充电设备损坏的情况。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例提供的太阳能充电电路的模块示意图；

图2为为本实用新型实施例提供的太阳能充电电路中稳压电路的模块示意图；

图3为本实用新型实施例提供的太阳能充电电路中指示灯的模块示意图；

图4为本实用新型实施例提供的一种太阳能充电电路示意图。

图标:100-太阳能电源；200-滤波电路；210-第一滤波电路； 220-第二滤波电路；300-稳压电路；310-压差调整电路；320-分压电路；330-稳压源；340-分流电路；400-电压转换电路；500- 指示灯电路；510-指示灯；520-USB接口；530-LED的RGB控制芯片；C18-第一电解电容；C16-第一电容；R36-第三电阻； R39-第七电阻；R38-第六电阻；R33-第五电阻；R34-第二电阻； R35-第一电阻；D3-稳压源；Q8-第二三极管；Q5-第一三极管； C23-第二电容；C17-第二电解电容；R25-第四电阻；C24-第三电容；U9-电压转换芯片；LED1-LED指示灯；R40-第八电阻。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1所示，本实用新型提供一种太阳能充电电路，与太阳能电源100电连接，包括：滤波电路200、稳压电路300、电压转换电路400、指示灯电路500和USB接口520；滤波电路200包括并联的第一滤波电路210和第二滤波电路220，第一滤波电路210的输入端与太阳能电源100电连接，稳压电路300 安设在第一滤波电路210的输出端与第二滤波电路220的输入端之间，所述第二滤波电路220的输出端与电压转换电路400 电连接，指示灯电路500并联在电压转换电路400和所述USB 接口520之间；其中，稳压电路300包括稳压源330、稳压源330输入电路、稳压源330输出电路和压差调整电路310，稳压源330的参考极与所述稳压源330输入电路连接，稳压源330 的阳极与压差调整电路310连接，稳压源330的阴极与稳压源输出电路连接。

具体地，该太阳能充电电路中的第一滤波电路210的输入端与太阳能电源100电连接，该太阳能电源100可以输出6V-9V 的电压，该第一滤波电路210可以采用一个容量很大的电解电容与一个容量很小的电容并联组成的高频滤波电路，用于过滤电路中的高频信号，第一滤波电路210的输出端与稳压电路300 的输入电连接，稳压电路300可以将太阳能电源100输出的 6V-9V的电压稳定在5.2V，稳压电路300的输出端于第二滤波电路220的输入端电连接，第二滤波电路220与第一滤波电路 210相同，均采用了大电解电容与小电容并联的结构，用于再次对稳压电路300稳压之后的电压进行滤波，第二滤波电路220 的输出端与电压转换电路400的输入端电连接，电压转换电路 400用于将太阳能充电电路中的电压转换为可供待充电设备的电压，电压转换电路400的输出端与指示灯电路500的输入端与指示灯电路500的输入端电连接，指示灯电路500用于指示当前太阳能充电电路的工作状态。

具体地，在太阳能充电电路中，太阳能电源100将太阳能转换成的电能的不够稳定，通常需要通过滤波、稳压等处理以后才能为待充电设备充电。其中，滤波电路200用于将尽可能减小脉动的直流电压中的交流成分，保留其直流成分，使输出电压纹波系数降低，波形变得比较平滑，从而保证待充电设备不被交流成分的电流损坏；稳压电路300是用于将太阳能电路中太阳能电源100转换的不稳定的电压固定在一个稳定的值上，以用来保证待充电设备的正常充电，并且不会因为不稳定的电压而损坏；转换电路用于将稳压电路300稳压之后的电路进行转换，转换成可以供手机、平板电脑等移动设备充电的电压；指示灯电路500用于显示当前充电电路是否通电，当指示灯510 亮起的时候，则太阳能充电电路处于通电工作状态，熄灭时则太阳能充电电路为断电关闭状态，以方便用户使用时了解情况； USB接口520用于为常见可通过USB接口520进行充电的待充电设备提供充电接口。

其中，上述滤波电路200包括第一滤波电路210和第二滤波电路220，该第一滤波电路210和该第二滤波电路220分别在稳压电路300前后进行两次滤波，第一滤波电路210首先进行滤波可以保护稳压电路300中的稳压源330等元器件，通过稳压电路300之后，第二滤波电路220进行第二次滤波，是为了再次滤波使得太阳能充电电路中的电压波形更加平滑，更适合为待充电设备供电。

本实用新型提供一种太阳能充电电路及装置，通过为太阳能充电电路设置了稳压电路，并且稳压电路中设置了压差调整电路，稳压电路在稳定电压的同时还能对电压进行调整，使得稳压过程中的压差减小，从而可以保证太阳能充电装置的充电电压稳定，避免了因为充电时电压不稳定造成待充电设备损坏的情况。

进一步地，压差调整电路310包括第一三极管和第一电阻，稳压电路还包括分流电路，分流电路包括第二三极管及第二电阻，其中，第一三极管的基极与第一电阻连接，第一三极管的发射极与第二三极管的发射极连接，第二三极管的集电极与第一电阻连接，第二三极管的基极与第一电阻连接，第一三极管的集电极与第三电阻连接。

具体地，如图2所示，当输入电压处于上升阶段，电流从太阳能电源100中经过第一滤波电路210，然后到达第五电阻，此时第五电阻产生的电压低于第二三极管的导通电压，第二三极管处于截止状态，所以没有电压反馈至稳压源330参考极，稳压源330只有最小阴极电流，第一三极管发射极和基极经第一电阻产生基极电流经放大后产生产集电极电流流向输出端，输出端电压上升。当输出电压上升后，并且经分压后达到2.5V 以上，稳压源330阴极电流增加，使第五电阻上电压增加到第二三极管进放大状态，第二三极管产生的集电极电流分流一部分到第一三极管的基极电流，降低第一三极管基极电流使第一三极管集电极电流降低，则此时输出电压向下降。压差调整电路310、分流电路340和稳压源330一直处于上述两种负反馈的动态平衡中，保证输出电压稳定在5.2V，此外，第一三极管为低保和压降的三极管，因此在第一三极管极限导通状态下压降小于0.2V，使得整个线路具有0.2V以内的低压差性能。

进一步地，稳压源330为TL431。

需要说明的是，稳压电路300中采用了稳压源330TL431是因为TL431是可控精密稳压源330，它的输出电压用两个电阻就可以任意的设置到从Vref(2.5V)到36V范围内的任何值，而一般的稳压二极管的输出电压只能固定在一个值上。在本实施例中，第三电阻和并联的第六电阻、第七电阻即用于调整稳压源330的输出电压，其中，调整稳压源330输出电压的公式如下：

其中，R₁为第三电阻，R₂为并联的第六电阻和第七电阻。

进一步地，第一三极管为FZT788B，第二三极管为2N3906。

具体地，第一三极管和第二三极管都为PNP型三极管，其中，FZT788B为具有高增益的大功率晶体三极管，并且有非常低的饱和压降和等效电阻，因为太阳能充电电路工作时，需要第一三极管一直保持导通状态才能保证太阳能充电电路地正常工作，因此采用导通电流要求比较低的FZT788B。2N3906为小功率三极管，导通要求要高于FZT788B，只有当2N3906的发射极的电压大于基极电压0.7V以上时才能导通，这是为了使稳压电路300中保持一个动态平衡的状态，即当第一三极管的电流较大时，第二三极管也导通，可以分担第一三极管中的电流，最终使得稳压源330TL431的参考极的输入电流为定值。

进一步的，第一滤波电路210包括第一电解电容和第二电容，第二滤波电路220包括第二电解电容和第二电容。

具体地，第一滤波电路210中电解电容容值为220μF，电容为0.1μF，第二滤波电路220中电解电容容值为470μF，电容为 0.1μF，因此，第一滤波电路210和第二滤波电路220均为高频滤波电路。在太阳能充电线路中，仅需要低频信号来对电路进行处理不需要高频信号，因此本实施例采用了一个容量很大的电解电容与一个容量很小的电容并联这样的第一滤波电路210 和第二滤波电路220来对太阳能充电电路中的高频信号进行过滤。

进一步地，电压转换电路400包括：电压转换芯片、第四电阻和第三电容，电压转换芯片的第一管脚分别接第四电阻和第三电容，第四电阻的另一端还与第二滤波电路220的第二电解电容以及USB接口520的电源正极连接，第三电容与第二滤波电路220的第二电解电容的另一端连接，转换芯片的第二管脚与第三电容接第二滤波电路220的第二电解电容的同一端，并且与USB接口520的电源负极连接，转换芯片的第三管脚和第四管脚分别接USB接口520的数据正极和数据负极。

具体地，可充电便携式设备需要一个外部电源给电池充电。因为有可用的5V电源，选择USB端口来充电会比较方便。为确保主从设备都能满足电源管理的要求，故需要采用通用的标准。由于USB充电已经得到了普及，USB2.0规格中规定的 500mA充电电流或者USB3.0规格中规定的900mA的充电电流，已经不能满足多数诸如手机、平板电脑、个人视频播放器的充电要求，这些设备具有更高规格的充电电流。通过电压转换电路400主从设备可以通过握手协议的方式，来识别对方，从而从设备可以用同一根USB充电线从主设备哪里拉到超过500mA (UBS2.0规范定义)或者900mA(USB3.0规范定义)的电流。

进一步地，电压转换芯片为GPM2513。

具体的，GPM2513是一款USB专用充电器控制器。可应用在车载充电器、带有USB端口的AC-DC电源适配器和其他USB 充电设备。GPM2513具有自动检测的特性，可以通过检测USB 的D+和D-上电压的变化，会适时地在DP和DM上加载正确的可识别信号，从而实现与之连接的可兼容携带设备的快速充电功能。支持的便携设备包括：智能手机、5V充电的平板电脑和个人媒体播放器。

进一步地，指示灯电路500中的指示灯510为三基色LED 灯。

具体地，三基色LED灯分别接于USB接口520的电源正负极，则当充电电路工作时，三基色LED灯会亮，用于指示太阳能充电电路的状态。

可选的，如图3所示，还可以在USB接口520的数据正负极管脚连接一个LED的RGB控制芯片530用于获取当前待充电设备的充电情况，LED的RGB控制芯片530再根据充电情况对三基色LED灯的色彩进行控制，使三基色LED灯在待充电设备不同的充电情况下显示出不同的颜色。

图4为本实用新型实施例提供的一种太阳能充电电路示意图，下面以图4为例对本实施例进行说明，在如下太阳能充电电路中，第一滤波电路210、稳压电路300、第二滤波电路220、电压转换电路400和指示灯电路500依次整体并联，当太阳能电源100把太阳能转换为电能后，将电能通过太阳能充电电路的输入端输入，首先通过第一滤波电路210中并联的电容，依次为第一电解电容C18和第一电容C16，稳压电路300中稳压源D3采用TL431，其中，TL431的参考极分别第三电阻R36以及两个并联的第七电阻R39和第六电阻R38，阳极与并联第七电阻R39和第六电阻R38的另一端以及第一电阻R35连接，阴极与第五电阻R33和第二电阻R34连接，其中，第五电阻R33 还与第一滤波电路210的第一电容C16连接，第二电阻R34还与第二三极管Q8的基极连接，第二三极管Q8的发射极分别接第一滤波电路210的第一电容C16与第一三极管Q5的集电极，第二三极管Q8的集电极分别与第一三极管Q5的基极和第一电阻R35连接，第一三极管Q5的发射极分别接第二滤波电路220 的第二电容C23和第三电阻R36。第二滤波电路220中第二电容C23和第二电解电容C17依次并联。电压转换电路400中电压转换芯片U9采用GPM2513，其中，转换芯片GPM2513的第一管脚(管脚5)分别接第四电阻R25和第三电容C24，第四电阻R25的另一端还与第二滤波电路220的第二电解电容C17以及USB接口520的电源正极连接，第三电容C24与第二滤波电路220的第二电解电容C17的另一端连接，转换芯片GPM2513 的第二管脚(管脚2)与电容C25接第二滤波电路220的第二电解电容C17的同一端，并且与USB接口520的电源负极连接，转换芯片GPM2513的第三管脚(管脚1)和第四管脚(管脚6) 分别接USB接口520的数据正极和数据负极。指示灯电路500 中的LED指示灯LED1的正极管脚A通过第八电阻R40接USB 接口520的电源正极，LED指示灯LED1的负极管脚K接USB 接口520的电源负极。

其中，稳压电路300中第一三极管Q5与第一电阻R35组成了压差调整电路310，第三电阻R36和并联的第六电阻R38、第七电阻R39用于调整稳压源330输出电压，根据稳压源330输出电压公式，稳压电路300的输出电压应该为：

根据图4提供的数据，R36＝10KΩ，R38＝150KΩ，R39＝9.76KΩ，计算得V_out＝5.23V，则稳压电路300的输出电压为5.23V。

本实用新型还提供一种太阳能充电器，包括太阳能电源100 和太阳能充电电路。

进一步地，太阳能电源100的电池板为多晶硅。

具体地，由于太阳能充电器采用了上述实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种太阳能充电电路，与太阳能电源电连接，其特征在于，包括：滤波电路、稳压电路、电压转换电路、指示灯电路和USB接口；

所述滤波电路包括并联的第一滤波电路和第二滤波电路，所述第一滤波电路的输入端与所述太阳能电源电连接，所述稳压电路安设在所述第一滤波电路的输出端与所述第二滤波电路的输入端之间，所述第二滤波电路的输出端与所述电压转换电路电连接，所述指示灯电路并联在所述电压转换电路和所述USB接口之间；

其中，所述稳压电路包括稳压源、稳压源输入电路、稳压源输出电路和压差调整电路，所述稳压源的参考极与所述稳压源输入电路连接，所述稳压源的阳极与所述压差调整电路连接，所述稳压源的阴极与所述稳压源输出电路连接。

2.根据权利要求1所述的太阳能充电电路，其特征在于，压差调整电路包括第一三极管和第一电阻，稳压电路还包括分流电路，分流电路包括第二三极管及第二电阻，其中，第一三极管的基极与第一电阻连接，第一三极管的发射极与第二三极管的发射极连接，第二三极管的集电极与第一电阻连接，第二三极管的基极与第一电阻连接，第一三极管的集电极与第三电阻连接。

3.根据权利要求1或2所述的太阳能充电电路，其特征在于，所述稳压源为TL431。

4.根据权利要求2所述的太阳能充电电路，其特征在于，所述第一三极管为FZT788B，所述第二三极管为2N3906。

5.根据权利要求1所述的太阳能充电电路，其特征在于，所述第一滤波电路包括第一电解电容和第一电容，所述第二滤波电路包括第二电解电容和第二电容。

6.根据权利要求1所述的太阳能充电电路，其特征在于，所述电压转换电路包括：电压转换芯片、第四电阻和第三电容，所述电压转换芯片的第一管脚分别接第四电阻和第三电容，第四电阻的另一端还与第二滤波电路的第二电解电容以及USB接口的电源正极连接，第三电容与第二滤波电路的第二电解电容的另一端连接，转换芯片的第二管脚与第三电容接第二滤波电路的第二电解电容的同一端，并且与USB接口的电源负极连接，转换芯片的第三管脚和第四管脚分别接USB接口的数据正极和数据负极。

7.根据权利要求6所述的太阳能充电电路，其特征在于，所述电压转换芯片为GPM2513。

8.根据权利要求1所述的太阳能充电电路，其特征在于，所述指示灯电路中的指示灯为三基色LED灯。

9.一种太阳能充电器，其特征在于，包括太阳能电源和如权利要求1-8任一项所述的太阳能充电电路。

10.根据权利要求9所述的太阳能充电器，其特征在于，所述太阳能电源的电池板为多晶硅。