一种基于负极控制的电池包充电保护电路的制作方法

1.本实用新型涉及光伏充电保护技术领域，尤其涉及一种基于负极控制的电池包充电保护电路。


背景技术：

2.太阳能是大自然赐予的一种取之不尽、用之不竭、无污染的绿色能源，但它具有随机性、间歇性的特点。
3.太阳能供电系统由太阳能电池组件、太阳能控制器、蓄电池(组)组成。按实际需要还可以配置逆变器。太阳能是一种干净的可再生的新能源，在人们生活、工作中有广泛的作用，其中之一就是将太阳能转换为电能，太阳能发电分为光热发电和光伏发电。通常说的太阳能发电指的是太阳能光伏发电，具有无动部件、无噪声、无污染、可靠性高等特点，在偏远地区的通信供电系统中有极好的应用前景。
4.在现有的储能类光伏充电电路中，通常是将安全开关设置在充电接口的正极，但是这种开关控制方案的mos驱动电路较为复杂，要求充电接口正极的电流不能太大否则会烧毁mos管，且利用mos管关断充电接口的正极，控制成本较高。


技术实现要素：

5.本实用新型提供一种基于负极控制的电池包充电保护电路，解决了现有的光伏充电电路中开关控制电路较为复杂、成本较高的技术问题。
6.为解决以上技术问题，本实用新型提供一种基于负极控制的电池包充电保护电路，包括光伏板和充电接口，其特征在于：还包括开关电路、电压检测电路、控制电路和主控模块；所述光伏板的正极端与充电接口的正极连接；所述电压检测电路与光伏板的正极端连接，还与充电接口并联；所述开关电路串联在光伏板的负极端与充电接口的负极之间，其信号端与正极端连接；所述主控模块的电源端与正极端连接，输入端与所述电压检测电路连接，控制端与所述控制电路连接；所述控制电路与光伏板的正极端、负极端连接，还与所述开关电路的信号端连接；
7.当充电电压到达预设阈值时，所述电压检测电路将检测到充电设备的充电电压反馈到所述主控模块，所述主控模块导通所述控制电路，以短路所述开关电路，断开充电输出。
8.在进一步的实施方案中，所述开关电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一二极管和第一开关管，当所述第一开关管为n沟道mos管时：
9.所述第一开关管的栅极通过所述第二电阻、第一电阻与正极端连接，漏极与充电接口的负极连接，源极与负极端连接；所述第三电阻一端与所述第一开关管的栅极，另一端与负极端连接；所述第一二极管与所述第三电阻并联。
10.在进一步的实施方案中，所述控制电路包括第四电阻、第五电阻、第六电阻、光耦合器和第二开关管，当所述第二开关管为npn型三极管时：
11.所述第二开关管的基极通过所述第五电阻与所述主控模块的控制端连接、通过所述第六电阻与充电接口的负极连接，发射极与充电接口的负极连接，集电极与所述光耦合器的2脚连接；所述光耦合器的1脚与正极端连接，3脚与负极端连接，4脚接入所述第一电阻、第二电阻之间。
12.在进一步的实施方案中，所述电压检测电路包括第七电阻、第八电阻、第九电阻和第一电容，所述第七电阻的一端接入充电接口的正极与正极端之间，另一端通过所述第九电阻与充电接口的负极连接、通过所述第八电阻与所述主控模块的输入端连接；所述第一电容一端与所述主控模块的输入端连接，另一端与充电接口的负极连接。
13.在进一步的实施方案中，所述主控模块包括稳压器、主控芯片、第二电容和第三电容；所述稳压器的接地端接地，输出端与主控芯片连接，输入端与正极端连接；所述第二电容的一端与正极端连接，另一端接地；所述第三电容的一端与所述稳压器的输出端连接，另一端接地；所述主控芯片的输入端与所述控制端连接，控制端与所述第五电阻连接。
14.在进一步的实施方案中，所述稳压器为低压差线性稳压器。
15.在进一步的实施方案中，所述主控芯片为mcu。
16.在进一步的实施方案中，所述光耦合器为四脚光电耦合器。
17.本实用新型采用分压电阻实时检测充电接口上充电设备的充电电压，反馈到mcu(主控芯片)上进行处理，输出控制信号控制第二开关管导通，从而导通光耦合器的发光器件，使得光敏器件导通，短路第一开关管以从充电接口的负极关断充电设备的充电回路；不仅降低了开关驱动难度，采用nmos管作为主回路大电流开关，还具有内阻小、压降低的特点，成本低，且有效保证使用者的安全。
附图说明
18.图1是本实用新型实施例提供的一种基于负极控制的电池包充电保护电路的系统框架图；
19.图2是本实用新型实施例提供的图1的硬件电路图；
20.其中：开关电路1、电压检测电路2、控制电路3、主控模块4；
21.第一电阻r1～第九电阻r9，第一电容c1～第三电容c3，第一开关管q1、第二开关管q2，光耦合器u1，稳压器u2，主控芯片u3。
具体实施方式
22.下面结合附图具体阐明本实用新型的实施方式，实施例的给出仅仅是为了说明目的，并不能理解为对本实用新型的限定，包括附图仅供参考和说明使用，不构成对本实用新型专利保护范围的限制，因为在不脱离本实用新型精神和范围基础上，可以对本实用新型进行许多改变。
23.本实用新型实施例提供的一种基于负极控制的电池包充电保护电路，如图1所示，在本实施例中，包括光伏板和充电接口，还包括开关电路1、电压检测电路2、控制电路3和主控模块4；光伏板的正极端与充电接口的正极连接；电压检测电路2与光伏板的正极端pv 连接，还与充电接口并联；开关电路1串联在光伏板的负极端pv-与充电接口的负极bat-之间，其信号端与正极端pv 连接；主控模块4的电源端与正极端pv 连接，输入端与电压检测电路
2连接，控制端与控制电路3连接；控制电路3与光伏板的正极端pv 、负极端pv-连接，还与开关电路1的信号端连接；
24.当充电电压到达预设阈值时，电压检测电路2将检测到充电设备的充电电压反馈到主控模块4，主控模块4导通控制电路3，以短路开关电路1，断开充电输出。
25.在本实施例中，预设阈值为锂电池充满后第九电阻r9上的分压，或者ad_bat上的保护点电压。
26.在本实施例中，开关电路1包括第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第一二极管和第一开关管q1，当第一开关管q1为n沟道mos管时：
27.第一开关管q1的栅极通过第二电阻r2、第一电阻r1与正极端pv 连接，漏极与充电接口的负极bat-连接，源极与负极端pv-连接；第三电阻r3一端与第一开关管q1的栅极，另一端与负极端pv-连接；第一二极管与第三电阻r3并联。
28.在本实施例中，控制电路3包括第四电阻r4、第五电阻r5、第六电阻r6、光耦合器u1和第二开关管q2，当第二开关管q2为npn型三极管时：
29.第二开关管q2的基极通过第五电阻r5与主控模块4的控制端连接、通过第六电阻r6与充电接口的负极bat-连接，发射极与充电接口的负极bat-连接，集电极与光耦合器u1的2脚连接；光耦合器u1的1脚与正极端pv 连接，3脚与负极端pv-连接，4脚接入第一电阻r1、第二电阻r2之间。
30.在本实施例中，电压检测电路2包括第七电阻r7、第八电阻r8、第九电阻r9和第一电容c1，第七电阻r7的一端接入充电接口的正极bat 与正极端pv 之间，另一端通过第九电阻r9与充电接口的负极bat-连接、通过第八电阻r8与主控模块4的输入端连接；第一电容c1一端与主控模块4的输入端连接，另一端与充电接口的负极bat-连接。
31.在本实施例中，主控模块4包括稳压器u2、主控芯片u3、第二电容c2和第三电容c3；稳压器u2的接地端接地，输出端与主控芯片u3连接，输入端与正极端pv 连接；第二电容c2的一端与正极端pv 连接，另一端接地；第三电容c3的一端与稳压器u2的输出端连接，另一端接地；主控芯片u3的输入端与控制端连接，控制端与第五电阻r5连接。
32.在本实施例中，稳压器u2包括但不限于低压差线性稳压器u2。
33.在本实施例中，主控芯片u3包括但不限于mcu。
34.在本实施例中，光耦合器u1为四脚光电耦合器。
35.本实施例的充电保护原理如下：
36.将充电设备接入充电接口(bat ，bat-)，正极端pv 输出电压到第一开关管q1的栅极，第一开关管q1漏极和源极导通，开始进行充电。
37.光伏电源从而正极端pv 输入稳压器u2，稳压器u2进行电压调整之后将供电电源输入主控芯片u3。
38.此时，主控芯片u3通过输入端(ad采样端)和第八电阻r8采集到充电电压的分压，当主控芯片u3检测到充电电压到达预设阈值时，即达到锂电池充满后第九电阻r9上的分压或者ad_bat上的保护点电压时，主控芯片u3从控制端输出高电平，控制第二开关管q2导通、光电耦合器导通，拉低第一开关管q1的栅极电位，第一开关管q1关断，断开充电输出。
39.本实用新型采用分压电阻实时检测充电接口上充电设备的充电电压，反馈到mcu(主控芯片u3)上进行处理，输出控制信号控制第二开关管q2导通，从而导通光耦合器u1的
发光器件，使得光敏器件导通，短路第一开关管q1以从充电接口的负极bat-关断充电设备的充电回路；不仅降低了开关驱动难度，采用nmos管作为主回路大电流开关，还具有内阻小、压降低的特点，成本低，且有效保证使用者的安全。
40.上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。