CN220023125U - 一种太阳能路灯的控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及路灯技术领域。本实用新型公开了一种太阳能路灯的控制电路，包括市电输入、太阳能板、电源电路、主控电路、充电选择电路、电池充电管理电路、电池、供电选择电路和LED驱动电路，市电输入和太阳能板的输出端通过充电选择电路接电池充电管理电路的输入端，电池充电管理电路的输出端接电池，电池的输出端和市电输入通过供电选择电路接LED驱动电路的输入端，充电选择电路、电池充电管理电路、供电选择电路和LED驱动电路分别与主控电路连接，市电输入、太阳能板和电池通过电源电路为主控电路供电。本实用新型可以实现可靠亮灯，且电池损坏时，可以市电供电而不需要更换灯具，节约成本，可靠性高。

Description

一种太阳能路灯的控制电路

技术领域

本实用新型属于路灯技术领域，具体地涉及一种太阳能路灯的控制电路。

背景技术

路灯是指给道路提供照明功能的灯具，被广泛地运用于各种需要照明的地方。太阳能路灯可以利用太阳能对路灯进行供电，大大减少了电能损耗，利于环保，因此被大量使用。但原来太阳能路灯只有太阳能给锂电池供电，由于锂电池的容量有限，连续阴雨天时候，可能会出现容量不够，不能亮灯，影响用户的生活，且锂电池坏了就需要更换灯具，成本比较高。此外，原来太阳能路灯的控制电路只有锂电池进行供电，当锂电池电量不足或损坏时，控制电路则无法正常工作，可靠性低。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种太阳能路灯的控制电路用以解决上述存在的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：一种太阳能路灯的控制电路，包括市电输入、太阳能板、电源电路、主控电路、充电选择电路、电池充电管理电路、电池、供电选择电路和LED驱动电路，市电输入和太阳能板的输出端通过充电选择电路接电池充电管理电路的输入端，电池充电管理电路的输出端接电池，电池的输出端和市电输入通过供电选择电路接LED驱动电路的输入端，LED驱动电路的输出端接光源，充电选择电路、电池充电管理电路、供电选择电路和LED驱动电路分别与主控电路连接，市电输入、太阳能板和电池通过电源电路为主控电路供电。

进一步的，所述电源电路包括二极管D3、二极管D6和二极管D7，太阳能板的输出端、市电输入和电池的输出端分别通过二极管D3、二极管D6和二极管D7接主控电路的供电端。

更进一步的，所述电源电路还包括线性稳压器U4，太阳能板的输出端通过线性稳压器U4后再通过二极管D3接主控电路的供电端。

进一步的，所述充电选择电路包括第一开关电路和第二开关电路，市电输入和太阳能板的输出端分别通过第一开关电路和第二开关电路接电池充电管理电路的输入端。

更进一步的，所述第一开关电路包括NMOS管Q5、PMOS管Q1和PMOS管Q2，PMOS管Q1和PMOS管Q2反向串联后接在市电输入与电池充电管理电路的输入端之间，PMOS管Q1和PMOS管Q2的栅极接NMOS管Q5的源极，NMOS管Q5的漏极接地，NMOS管Q5的栅极接主控电路。

进一步的，所述第二开关电路包括NMOS管Q6、PMOS管Q3和PMOS管Q4，PMOS管Q3和PMOS管Q4反向串联后接在太阳能板的输出端与电池充电管理电路的输入端之间，PMOS管Q3和PMOS管Q4的栅极接NMOS管Q6的源极，NMOS管Q6的漏极接地，NMOS管Q6的栅极接主控电路。

进一步的，所述供电选择电路包括电池供电开关电路和市电供电开关电路，电池的输出端和市电输入分别通过电池供电开关电路和市电供电开关电路接LED驱动电路的输入端，电池供电开关电路和市电供电开关电路的控制端分别接主控电路。

进一步的，所述电池供电开关电路采用双P沟道场效应管M1、NMOS管Q14和NMOS管Q15构成，市电供电开关电路采用电源开关U1来实现。

进一步的，还包括负载短路保护电路，负载短路保护电路设置在LED驱动电路的输出端上。

进一步的，所述电池充电管理电路采用型号为CN3791的充电管理芯片US1来实现。

本实用新型的有益技术效果：

本实用新型可以利用市电为电池充电和为路灯的光源供电，确保阴雨天气也能正常亮灯，且电池损坏后，也不需要更换灯具，节约成本；同时采用市电、太阳能板和电池共同为主控电路供电，即使有一路出现问题，主控电路也是可以正常工作，可靠性高。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，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的附图。

图1为本实用新型具体实施例的电路结构框图；

图2为本实用新型具体实施例的主控电路和电源电路的电路原理图；

图3为本实用新型具体实施例的充电选择电路和供电选择电路的电路原理图；

图4为本实用新型具体实施例的电池充电管理电路、LED驱动电路和负载短路保护电路的电路原理图。

具体实施方式

为进一步说明各实施例，本实用新型提供有附图。这些附图为本实用新型揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本实用新型的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。

现结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。

如图1-4所示，一种太阳能路灯的控制电路，包括市电输入1、太阳能板2、电源电路3、主控电路4、充电选择电路5、电池充电管理电路6、电池7、供电选择电路8、LED驱动电路9和负载短路保护电路10，市电输入1和太阳能板2的输出端通过充电选择电路5接电池充电管理电路6的输入端，电池充电管理电路6的输出端接电池7，电池7的输出端和市电输入1通过供电选择电路8接LED驱动电路9的输入端，LED驱动电路9的输出端通过负载短路保护电路10接光源，充电选择电路5、电池充电管理电路6、供电选择电路8和LED驱动电路9分别与主控电路4电连接，市电输入1、太阳能板2和电池7通过电源电路3为主控电路4供电。

本具体实施例中，主控电路4采用型号为FT61F133B-RB的单片机U2来实现，结构简单，易于实现，具体电路如图2所示。但并不限于此，在一些实施例中，主控电路4也可以采用其它单片机等来实现。

市电输入1为适配器输入，输入电压为5V电压，但并不以此为限。太阳能板2可以采用现有的太阳能路灯的各种太阳能板来实现，此不再细说。电池7采用铁锂电池BAT1来实现，当然，在一些实施例中，电池7也可以采用其它电池来实现。

具体的，本实施例中，电源电路3包括二极管D3、二极管D6和二极管D7，太阳能板2的输出端PV+、适配器输入5V和铁锂电池BAT1的输出端VBAT分别通过二极管D3、二极管D6和二极管D7接单片机U2的供电端V_MCU。采用市电、太阳能板2和铁锂电池BAT1共同为单片机U2供电，即使有一路出现问题，单片机U2也是可以正常工作，可靠性高。

进一步的，电源电路3还包括线性稳压器U4，太阳能板2的输出端PV+通过线性稳压器U4后再通过二极管D3接单片机U2的供电端V_MCU，进一步提升太阳能供电的稳定性。

本具体实施例中，充电选择电路5包括第一开关电路和第二开关电路，适配器输入5V和太阳能板2的输出端PV+分别通过第一开关电路和第二开关电路接电池充电管理电路6的输入端VCC_CH。

更具体的，本实施例中，第一开关电路包括NMOS管Q5、PMOS管Q1和PMOS管Q2，PMOS管Q1和PMOS管Q2反向串联后接在适配器输入5V与电池充电管理电路6的输入端VCC_CH之间，PMOS管Q1和PMOS管Q2的栅极接NMOS管Q5的源极，NMOS管Q5的漏极接地，NMOS管Q5的栅极接单片机U2的控制端5V_IN，更具体的电路请详见图3，此不再细说。通过PMOS管Q1和PMOS管Q2的设置，实现电源反接保护和防止铁锂电池BAT1电流倒流到适配器输入5V，提高安全性和可靠性。

第二开关电路包括NMOS管Q6、PMOS管Q3和PMOS管Q4，PMOS管Q3和PMOS管Q4反向串联后接在太阳能板2的输出端PV+与电池充电管理电路6的输入端VCC_CH之间，PMOS管Q3和PMOS管Q4的栅极接NMOS管Q6的源极，NMOS管Q6的漏极接地，NMOS管Q6的栅极接单片机U2的控制端PV_IN，更具体的电路请详见图3，此不再细说。通过PMOS管Q3和PMOS管Q4的设置，实现电源反接保护和防止铁锂电池BAT1电流倒流到太阳能板2的输出端PV+，提高安全性和可靠性。

本具体实施例中，供电选择电路8包括电池供电开关电路和市电供电开关电路，铁锂电池BAT1的输出端VBAT和适配器输入5V分别通过电池供电开关电路和市电供电开关电路接LED驱动电路9的输入端VCC_COM，电池供电开关电路和市电供电开关电路的控制端分别接单片机U2的控制端5V_LED。

更具体的，本实施例中，电池供电开关电路采用双P沟道场效应管M1、NMOS管Q14和NMOS管Q15构成，市电供电开关电路采用型号为LN9703的电源开关U1来实现，具体电路如图3所示，当然，在一些实施例中，供电选择电路8也可以采用现有的其它选择开关电路来实现。

本具体实施例中，电池充电管理电路6采用型号为CN3791的充电管理芯片US1来实现，封装外形小，***元器件少，使用简单，更具体电路请详见图4，此不再细说。当然，在一些实施例中，电池充电管理电路6也可以采用现有的其它电池充电管理电路来实现。

本具体实施例中，还包括电池电压检测电路，电池电压检测电路用于检测铁锂电池BAT1的电压，电池电压检测电路包括电阻RS7、电阻RS9、电阻RS11和电容CS8，具体电路连接请详见图4，但并不以此为限。

LED驱动电路9采用型号为CN5832的LED驱动芯片U3来实现，成本低，体积小，光源为LED光源11，由多个LED灯(包括LED2、LED3、LED4)构成，具体电路连接如图4所示，但并不以此为限。

负载短路保护电路10设置在LED驱动电路9的输出端LED+和LED-上，如果LED光源11(负载)短路也不会对器件造成损害，负载断开可以正常使用，进一步提升安全性和可靠性。负载短路保护电路10包括NMOS管QA1、二极管D5、NPN三极管Q12、稳压管DZ3、PNP三极管Q9等，具体电路如图4所示。

工作过程：

白天时候，单片机U2的控制端PV-EN输出高电平，NMOS管Q6、PMOS管Q3和PMOS管Q4导通，太阳能板2的输出端PV+通过电池充电管理电路6给铁锂电池BAT1充电，单片机U2的控制端5V-EN输出低电平，NMOS管Q5、PMOS管Q1和PMOS管Q2截止，适配器输入5V不给铁锂电池BAT1充电。

晚上亮灯：单片机U2通过电池电压检测电路检测铁锂电池BAT1电压，当铁锂电池BAT1电压满足给LED驱动电路9供电时，单片机U2的控制端5V-LED输出低电平，双P沟道场效应管M1导通，电源开关U1截止，优先控制铁锂电池BAT1充给LED驱动电路9供电，进而驱动LED光源11亮；当铁锂电池BAT1电压无法给LED驱动电路9供电时，单片机U2的控制端5V-LED和5V-EN输出高电平，单片机U2的控制端PV-EN输出低电平，NMOS管Q6、PMOS管Q3和PMOS管Q4截止，NMOS管Q5、PMOS管Q1和PMOS管Q2导通，适配器输入5V通过电池充电管理电路6给铁锂电池BAT1充电，双P沟道场效应管M1截止，电源开关U1导通，控制适配器输入5V给LED驱动电路9供电，进而驱动LED光源11亮，从而确保阴雨天气也能正常亮灯，且电池损坏后，可以直接由市电进行供电，不需要更换灯具，节约成本。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种太阳能路灯的控制电路，其特征在于：包括市电输入、太阳能板、电源电路、主控电路、充电选择电路、电池充电管理电路、电池、供电选择电路和LED驱动电路，市电输入和太阳能板的输出端通过充电选择电路接电池充电管理电路的输入端，电池充电管理电路的输出端接电池，电池的输出端和市电输入通过供电选择电路接LED驱动电路的输入端，LED驱动电路的输出端接光源，充电选择电路、电池充电管理电路、供电选择电路和LED驱动电路分别与主控电路连接，市电输入、太阳能板和电池通过电源电路为主控电路供电。

2.根据权利要求1所述的太阳能路灯的控制电路，其特征在于：所述电源电路包括二极管D3、二极管D6和二极管D7，太阳能板的输出端、市电输入和电池的输出端分别通过二极管D3、二极管D6和二极管D7接主控电路的供电端。

3.根据权利要求2所述的太阳能路灯的控制电路，其特征在于：所述电源电路还包括线性稳压器U4，太阳能板的输出端通过线性稳压器U4后再通过二极管D3接主控电路的供电端。

4.根据权利要求1所述的太阳能路灯的控制电路，其特征在于：所述充电选择电路包括第一开关电路和第二开关电路，市电输入和太阳能板的输出端分别通过第一开关电路和第二开关电路接电池充电管理电路的输入端。

5.根据权利要求4所述的太阳能路灯的控制电路，其特征在于：所述第一开关电路包括NMOS管Q5、PMOS管Q1和PMOS管Q2，PMOS管Q1和PMOS管Q2反向串联后接在市电输入与电池充电管理电路的输入端之间，PMOS管Q1和PMOS管Q2的栅极接NMOS管Q5的源极，NMOS管Q5的漏极接地，NMOS管Q5的栅极接主控电路。

6.根据权利要求4所述的太阳能路灯的控制电路，其特征在于：所述第二开关电路包括NMOS管Q6、PMOS管Q3和PMOS管Q4，PMOS管Q3和PMOS管Q4反向串联后接在太阳能板的输出端与电池充电管理电路的输入端之间，PMOS管Q3和PMOS管Q4的栅极接NMOS管Q6的源极，NMOS管Q6的漏极接地，NMOS管Q6的栅极接主控电路。

7.根据权利要求1所述的太阳能路灯的控制电路，其特征在于：所述供电选择电路包括电池供电开关电路和市电供电开关电路，电池的输出端和市电输入分别通过电池供电开关电路和市电供电开关电路接LED驱动电路的输入端，电池供电开关电路和市电供电开关电路的控制端分别接主控电路。

8.根据权利要求1所述的太阳能路灯的控制电路，其特征在于：所述电池供电开关电路采用双P沟道场效应管M1、NMOS管Q14和NMOS管Q15构成，市电供电开关电路采用电源开关U1来实现。

9.根据权利要求1所述的太阳能路灯的控制电路，其特征在于：还包括负载短路保护电路，负载短路保护电路设置在LED驱动电路的输出端上。

10.根据权利要求1所述的太阳能路灯的控制电路，其特征在于：所述电池充电管理电路采用型号为CN3791的充电管理芯片US1来实现。