一种太阳能路灯控制电路的制作方法

一种太阳能路灯控制电路
【技术领域】
1.本实用新型涉及路灯领域，特别涉及一种太阳能路灯控制电路。


背景技术：

2.太阳能锂电池具有重量轻、体积小、寿命长等优点，现被广泛应用于太阳能路灯中。在现有的太阳能路灯中，电池包中的电池个体都以串联的方式串接在一起来得到12v电压，现有mppt控制器只能控制对串联在一起的整串电池包进行充电，但是串联的方式导致在使用一段时间后，会因为电池个体之间容量、电压的偏差，导致整个电池包的容量大幅度下降甚至损坏，进而降低了电池包的使用寿命。鉴于上述存在的问题，本案发明人对该问题进行深入研究，遂有本案产生。


技术实现要素：

3.本实用新型要解决的技术问题，在于提供一种太阳能路灯控制电路，能够控制对并联在一起的3.2v的电池包进行充电，可以提高电池包的使用寿命。
4.本实用新型是这样实现的：一种太阳能路灯控制电路，包括太阳能板、驱动转换电路、主控制电路、电池包、第一降压电路和第二降压电路；所述电池包由多个电池单体并联；所述主控制电路与所述驱动转换电路相连接；
5.所述太阳能板和电池包均与所述第一降压电路相连接，所述第一降压电路与所述第二降压电路相连接；
6.所述驱动转换电路包括驱动电路和电压转换电路；所述驱动电路与所述电压转换电路相连接；所述太阳能板通过所述电压转换电路与所述电池包相连接；所述驱动电路和主控制电路均与所述第二降压电路相连接。
7.进一步的，所述电压转换电路包括mos管q2、mos管q3和电感l1；
8.所述mos管q2的d极与太阳能板的正极相连接，mos管q2的g极通过电阻r15与驱动电路相连接，mos管q2的s极分别与电感l1的一端和mos管q3的d极相连接；mos管q2的g极与s极之间连接有电阻r6；
9.所述mos管q3的g极通过电阻r14与主控制电路相连接，mos管q3的s极接地，mos管q3的g极与s极之间连接有电阻r20；所述电感l1的另一端与电池包的正极相连接。
10.进一步的，所述电压转换电路还包括与电池包相连接的第一防逆流电路；
11.所述第一防逆流电路包括mos管q5、电容c5、电阻r16、电阻r26和二极管d1；所述mos管q5的d极与电池包的负极相连接，mos管q5的s极接地；所述电容c5连接在mos管q5的s极与电池包的正极之间；所述电阻r16、电阻r26和二极管d1的一端均与mos管q5的g极相连接，所述电阻r26和二极管d1的另一端接地，所述电阻r16的另一端与电池包的正极相连接。
12.进一步的，所述电压转换电路还包括与太阳能板相连接的取样电路和稳压稳流电路；
13.所述取样电路包括包括串联在一起的电阻r36、电阻r10和电阻r31，所述电阻r36
的一端与太阳能板的正极相连接，电阻r31的一端接地；所述电阻r31并联有电容c9；
14.所述稳压稳流电路包括二极管d4、二极管d5、电容c20、电容c25和电阻r5；所述二极管d5、电容c20、电容c25和电阻r5的一端均与太阳能板的正极相连接，另一端均与太阳能板的负极相连接；所述二极管d4的一端与电阻r36相连接，另一端与太阳能板的负极相连接。
15.进一步的，所述电压转换电路还包括与太阳能板相连接的第二防逆流电路；
16.所述第二防逆流电路包括mos管q1；所述mos管q1的d极与太阳能板的负极相连接，mos管q1的s极接地，mos管q1的g极通过电阻r17与驱动电路相连接，所述mos管q1的g极与s极之间连接有电阻r3。
17.进一步的，所述电压转换电路还包括与保护滤波电路；
18.所述保护滤波电路包括电容c43、电阻r4、二极管d3、电容c2、电容c3和电容c4；所述电容c43和二极管d3的一端均与mos管q3的d极相连接，电容c43的另一端与电阻r4的一端相连接，电阻r4的另一端接地；所述电容c2、电容c3和电容c4的一端均与二极管d3的另一端相连接，电容c2、电容c3和电容c4的另一端接地。
19.进一步的，所述第一降压电路包括三极管q6、三极管q7、二极管d2、二极管d6、稳压管d7、稳压管d8、电阻r23、电阻r39、电阻r40、电阻r41、电阻r42、电容c6、电容c11和电容c18；
20.所述二极管d6的一端通过电阻r24与电池包的正极相连接；所述二极管d2的一端与太阳能板的正极相连接，二极管d2的另一端与电阻r23的一端相连接；所述二极管d6的另一端分别与电阻r39、电阻r40、电容c6相连接，所述电阻r23的另一端分别与电阻r39、电阻r40、电容c6相连接；
21.所述三极管q6的c极与电阻r39相连接，三极管q6的c极与b极之间通过所述电阻r41相连接；稳压管d7的一端与三极管q6的b极相连接，电容c11的一端与三极管q6的e极相连接，稳压管d7和电容c11的另一端接地；所述三极管q7的c极与电阻r40相连接，三极管q7的c极与b极之间通过所述电阻r42相连接；稳压管d8的一端与三极管q7的b极相连接，电容c18的一端与三极管q7的e极相连接，稳压管d8的另一端、电容c18的另一端和电容c6均接地；所述三极管q6的e极与三极管q7的e极相连接提供13v电压。
22.进一步的，所述第二降压电路包括降压芯片u2、降压电感l2、降压二极管d13、电阻r56、电阻r57、电阻r37、电容c12、电容c13、电容c17、电容c10、电容c21、电容c24、电容c35和电容c44；
23.所述电容c12、电容c13和电阻r56的一端与降压芯片u2的vin引脚相连接，电容c12和电容c13的另一端接地，电阻r56的另一端与降压芯片u2的en引脚相连接；
24.所述电容c10、电阻r57和电阻r37的一端均与降压芯片u2的fb引脚相连接，电阻r37的另一端和降压芯片u2的gnd引脚均接地，电容c10和电阻r57的另一端均与降压电感l2的一端相连接；所述电容c17的一端、降压电感l2的另一端和降压二极管d13的一端均与降压芯片u2的sw引脚相连接，电容c17的另一端与降压芯片u2的cb引脚相连接；所述电容c21、电容c24、电容c35和电容c44的一端均与降压电感l2的一端相连接，所述降压二极管d13、电容c21、电容c24、电容c35和电容c44的另一端均接地。
25.本实用新型的优点在于：通过设计电池包由多个电池单体并联，使电池包提供的
电压为3.2v；在太阳能板对电池包进行充电时，通过主控制电路控制将太阳能板的电压先经过电压转换电路进行降压后，再对电池包进行充电；因此，与现有采用串联方式的电池包和mppt控制器相比，本实用新型的控制电路能够控制对并联在一起的3.2v的电池包进行充电，即满足低压充电需求；同时，由于电池包中的电池单体是并联在一起的，在使用一段时间后，即使有个别电池单体的容量、电压出现偏差，整个电池包的电压也不会出现大的变化，因此能够极大地提高电池包的使用寿命。
【附图说明】
26.下面参照附图结合实施例对本实用新型作进一步的说明。
27.图1是本实用新型一种太阳能路灯控制电路的整体原理框图；
28.图2是本实用新型中驱动转换电路的原理框图；
29.图3是本实用新型中电压转换电路的具体电路图；
30.图4是本实用新型中驱动电路的具体电路图；
31.图5是本实用新型中第一降压电路的具体电路图；
32.图6是本实用新型中第二降压电路的具体电路图；
33.图7是本实用新型中主控制电路的具体电路图。
【具体实施方式】
34.为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，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方式，都属于本实用新型保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式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方式。基于本实用新型中的实施方式，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方式，都属于本实用新型保护的范围。
35.请参阅图1至图7所示，本实用新型一种太阳能路灯控制电路，包括太阳能板1、驱动转换电路2、主控制电路3、电池包4、第一降压电路5和第二降压电路6；所述电池包4由多个电池单体(未图示)并联，该电池包4提供的电压为3.2v；所述主控制电路3与所述驱动转换电路2相连接，通过主控制电路3控制驱动转换电路2工作；
36.所述太阳能板1和电池包4均与所述第一降压电路5相连接，通过太阳能板1和电池包4共同为第一降压电路5提供输入电压；所述第一降压电路5与所述第二降压电路6相连接，通过第二降压电路6对第一降压电路5做进一步降压处理；
37.所述驱动转换电路2包括驱动电路21和电压转换电路22；所述驱动电路21与所述电压转换电路22相连接，通过驱动电路21驱动电压转换电路22工作；所述太阳能板1通过所述电压转换电路22与所述电池包4相连接，太阳能板1的电压通过电压转换电路22进行降压转换后，给电池包4进行充电；所述驱动电路21和主控制电路3均与所述第二降压电路6相连接，以通过第二降压电路6提供驱动电路21和主控制电路3所需的工作电压。其中，所述主控制电路3的芯片型号为ht32f65240。
38.在本实用新型的技术方案中，通过设计电池包4由多个电池单体并联，使电池包4提供的电压为3.2v；在太阳能板1对电池包4进行充电时，通过主控制电路3控制将太阳能板1的电压先经过电压转换电路22进行降压后，再对电池包4进行充电；因此，与现有采用串联方式的电池包和mppt控制器相比，本实用新型的控制电路能够控制对并联在一起的3.2v的电池包4进行充电，即满足低压充电需求；同时，由于电池包4中的电池单体是并联在一起的，在使用一段时间后，即使有个别电池单体的容量、电压出现偏差，整个电池包4的电压也不会出现大的变化，因此能够极大地提高电池包4的使用寿命。
39.在本实用新型的实施例中，所述电压转换电路22包括mos管q2、mos管q3和电感l1；
40.所述mos管q2的d极与太阳能板1的正极相连接，mos管q2的g极通过电阻r15与驱动电路21相连接，mos管q2的s极分别与电感l1的一端和mos管q3的d极相连接；mos管q2的g极与s极之间连接有电阻r6；所述mos管q3的g极通过电阻r14与主控制电路3相连接，mos管q3的s极接地，mos管q3的g极与s极之间连接有电阻r20；所述电感l1的另一端与电池包4的正极相连接。在mos管q2打开后，太阳能板1正极的高电压小电流通过mos管q2流入至mos管q3，并由mos管q3和电感l1将高电压小电流转换成低电压高电流对电池包4充电。
41.所述电压转换电路22在工作时，当处于充电状态下，通过mos管q2、mos管q3和电感l1配合能够将9
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36v高电压小电流的太阳能板1电压转换成3.6v低电压高电流对电池包4进行充电；同时，当处于放电状态下，通过mos管q2、mos管q3和电感l1配合能够将3.2v的低电压高电流转换成led灯所需的电压。在具体工作时，主控制电路3可以通过调节输入至mos管q3的g极的pwm信号来达到最大功率跟踪的效果。
42.在本实用新型的实施例中，所述电压转换电路22还包括与电池包4相连接的第一防逆流电路221；
43.所述第一防逆流电路221包括mos管q5、电容c5、电阻r16、电阻r26和二极管d1；所述mos管q5的d极与电池包4的负极相连接，mos管q5的s极接地；所述电容c5连接在mos管q5的s极与电池包4的正极之间；所述电阻r16、电阻r26和二极管d1的一端均与mos管q5的g极相连接，所述电阻r26和二极管d1的另一端接地，所述电阻r16的另一端与电池包4的正极相连接。该第一防逆流电路221用于防止电池包4出现逆流情况，电容c5起到滤波的作用；电阻r16为上偏置电阻，电阻r26为下偏置电阻；二极管d1起到稳压的作用。
44.在本实用新型的实施例中，所述电压转换电路22还包括与太阳能板1相连接的取样电路222和稳压稳流电路223；
45.所述取样电路222包括包括串联在一起的电阻r36、电阻r10和电阻r31，所述电阻r36的一端与太阳能板1的正极相连接，电阻r31的一端接地；所述电阻r31并联有电容c9；在所述取样电路222中，所述电阻r36、电阻r10和电阻r31均为用于电压取样的取样电阻；所述电容c9起到滤波的作用；
46.所述稳压稳流电路223包括二极管d4、二极管d5、电容c20、电容c25和电阻r5；所述二极管d5、电容c20、电容c25和电阻r5的一端均与太阳能板1的正极相连接，另一端均与太阳能板1的负极相连接；所述二极管d4的一端与电阻r36相连接，另一端与太阳能板1的负极相连接。在所述稳压稳流电路223中，所述电容c20和电容c25起到滤波的作用；所述二极管d5主要起到防止太阳能板1反接的作用；所述电阻r5用于放电；所述二极管d4起到隔离的作用。
47.在本实用新型的实施例中，所述电压转换电路22还包括与太阳能板1相连接的第二防逆流电路224；
48.所述第二防逆流电路224包括mos管q1；所述mos管q1的d极与太阳能板1的负极相连接，mos管q1的s极接地，mos管q1的g极通过电阻r17与驱动电路21相连接，所述mos管q1的g极与s极之间连接有电阻r3。该第二防逆流电路224用于使太阳能板1在晚上的时间处于断开状态，保证不会出现逆流情况，其中，所述电阻r17为上拉电阻，所述电阻r3为下拉电阻。
49.在本实用新型的实施例中，所述电压转换电路22还包括与保护滤波电路225；
50.所述保护滤波电路225包括电容c43、电阻r4、二极管d3、电容c2、电容c3和电容c4；所述电容c43和二极管d3的一端均与mos管q3的d极相连接，电容c43的另一端与电阻r4的一端相连接，电阻r4的另一端接地；所述电容c2、电容c3和电容c4的一端均与二极管d3的另一端相连接，电容c2、电容c3和电容c4的另一端接地。该保护滤波电路225在具体工作时，所述电容c2、电容c3和电容c4用于对电池包4输出的电压起到滤波的作用；所述二极管d3为续流二极管；所述电容c43和电阻r4配合对mos管q3起到保护作用。
51.在本实用新型的实施例中，所述保护滤波电路225可以连接led驱动电路226；
52.所述led驱动电路226包括发光源led0、mos管q4、电阻r12、电阻r19和电阻r25；mos管q4的d极通过发光源led0与二极管d3相连接，mos管q4的s极通过电阻r12接地，mos管q4的g极通过电阻r19与主控制电路3相连接，mos管q4的g极与s极之间通过电阻r25相连接。所述led驱动电路226在具体工作时，可以通过主控制电路3控制mos管q4的通断来实现对发光源led0进行控制，发光源led0由电池包供电。
53.在本实用新型的实施例中，所述驱动电路21包括驱动芯片u3、三极管q9、二极管d11、二极管d12、电阻r27、电阻r43、电阻r46、电容c37、电容c40、电阻r33、二极管d9、二极管d10、电容c26、电容c34和电容c33；驱动芯片u3的型号为irf2110；
54.其中，二极管d11的一端与太阳能板1的负极相连接，二极管d12的一端与电池包4的负极相连接，二极管d11和二极管d12的另一端通过电阻r27与三极管q9的b极相连接；三极管q9的c极、驱动芯片u3的vdd引脚和电容c40的一端均连接3.3v电压，电阻r33的一端连接驱动芯片u3的hin引脚，电容c40和电阻r33的另一端接地；三极管q9的e极、电阻r43的一端和电容c37的一端均与驱动芯片u3的sd引脚相连接，电阻r46的一端与驱动芯片u3的lin引脚相连接；电阻r43的另一端、电容c37的另一端、电阻r46的另一端和驱动芯片u3的vss引脚均接地；
55.所述驱动芯片u3的us引脚分别与电容c34的一端、电容c26的一端和mos管q2的s极相连接；二极管d10的一端分别与驱动芯片u3的ub引脚、电容c34的另一端和电容c26的另一端相连接，二极管d9的一端分别与驱动芯片u3的ub引脚、电容c34的另一端和电容c26的另一端相连接；二极管d10的另一端、二极管d9的另一端和电容c33的一端均与驱动芯片u3的vcc引脚相连接；驱动芯片u3的com引脚和电容c33的另一端均接地。
56.所述驱动电路21在具体工作时，所述二极管d9、二极管d10、电容c34和电容c26配合形成一个自举电路，从而提高mos管q2的s极的电压，保证mos管q2在工作时能够正常导通；二极管d11和二极管d12用于下拉电压，保证三极管q9正常打开或者关闭；电阻r43、电阻r46和电阻r33均为下偏置电阻；电容c37起到退藕的作用，电容c40起到滤波的作用。
57.在本实用新型的实施例中，所述第一降压电路5包括三极管q6、三极管q7、二极管
d2、二极管d6、稳压管d7、稳压管d8、电阻r23、电阻r39、电阻r40、电阻r41、电阻r42、电容c6、电容c11和电容c18；
58.所述二极管d6的一端通过电阻r24与电池包4的正极相连接；所述二极管d2的一端与太阳能板1的正极相连接，二极管d2的另一端与电阻r23的一端相连接；所述二极管d6的另一端分别与电阻r39、电阻r40、电容c6相连接，所述电阻r23的另一端分别与电阻r39、电阻r40、电容c6相连接；所述三极管q6的c极与电阻r39相连接，三极管q6的c极与b极之间通过所述电阻r41相连接；稳压管d7的一端与三极管q6的b极相连接，电容c11的一端与三极管q6的e极相连接，稳压管d7和电容c11的另一端接地；所述三极管q7的c极与电阻r40相连接，三极管q7的c极与b极之间通过所述电阻r42相连接；稳压管d8的一端与三极管q7的b极相连接，电容c18的一端与三极管q7的e极相连接，稳压管d8的另一端、电容c18的另一端和电容c6均接地；所述三极管q6的e极与三极管q7的e极相连接提供13v电压。
59.所述第一降压电路5在具体工作时，所述二极管d2和二极管d6用于起到保护的作用，以防止电压过大；所述稳压管d7和稳压管d8起到稳压的作用，即将电压稳定在13v，以提供给驱动电路21使用；所述电容c6、电容c11和电容c18起到滤波的作用；所述电阻r41和电阻r42为上偏置电阻；所述电阻r39和电阻r40起到限流和限压的作用。本实用新型中第一降压电路5的输入电压由电池包4和太阳能板1共同提供，可以提升稳定性；通过第一降压电路5的降压处理后，可以提供稳定的13v电压。
60.在本实用新型的实施例中，所述第二降压电路6包括降压芯片u2、降压电感l2、降压二极管d13、电阻r56、电阻r57、电阻r37、电容c12、电容c13、电容c17、电容c10、电容c21、电容c24、电容c35和电容c44；所述降压芯片u2的型号为ht7463b；
61.所述电容c12、电容c13和电阻r56的一端与降压芯片u2的vin引脚相连接，电容c12和电容c13的另一端接地，电阻r56的另一端与降压芯片u2的en引脚相连接；所述电容c10、电阻r57和电阻r37的一端均与降压芯片u2的fb引脚相连接，电阻r37的另一端和降压芯片u2的gnd引脚均接地，电容c10和电阻r57的另一端均与降压电感l2的一端相连接；所述电容c17的一端、降压电感l2的另一端和降压二极管d13的一端均与降压芯片u2的sw引脚相连接，电容c17的另一端与降压芯片u2的cb引脚相连接；所述电容c21、电容c24、电容c35和电容c44的一端均与降压电感l2的一端相连接，所述降压二极管d13、电容c21、电容c24、电容c35和电容c44的另一端均接地。
62.所述第二降压电路在具体6工作时，所述电容c12、电容c13、电容c17、电容c10、电容c21、电容c24、电容c35和电容c44均起到滤波的作用；所述降压芯片u2、降压电感l2和降压二极管d13三者配合将接入的13v电压降到3.3v，以提供给主控制电路3和驱动电路21使用；所述电阻r56为使能降压芯片u2的vin引脚的电阻；所述电阻r57和电阻r37均为取样电阻，用于为降压芯片u2提供参考。