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CN107124099B - 一种太阳能电压电流转换装置 - Google Patents

一种太阳能电压电流转换装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种太阳能电压电流转换装置，连接于太阳能板与负载之间，包括输入端口、多级电压电流转换模块、电压电流转换开关以及输出端口，该输入端口连接太阳能板，多级电压电流转换模块输入端连接输入端口，用于将太阳能板输出的电压和电流转换成多级直流电压和电流向负载输出，电压电流转换开关连接多级电压电流转换模块以用于调节多级电压电流转换模块中直流电压和电流的多级输出，输出端口连接电压电流转换模块的输出端以用于向负载充电，本发明既节能又环保，同时提高了太阳能板的利用率，生产成本低，功能实用，适合推广使用。

Description

一种太阳能电压电流转换装置
技术领域
本发明涉及一种太阳能电压电流转换装置，尤其是涉及一种多电压和多电流高效混合输出的转换装置。
背景技术
随着太阳能板的应用越来越广泛，人们对太阳能板的使用要求会随之提高，这时，太阳能板的利用率将是比较热门的话题，充电器可利用搭配太阳能板向负载充电，既节能又环保，现有技术中，没有同时能够实现电压的转换和电流的转换的装置，且传统中电压转换器或电流转换器的转换效率也较低。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种太阳能电压电流转换装置。
本发明采用的技术方案是：一种太阳能电压电流转换装置，连接于太阳能板与负载之间，包括：
输入端口，输入端口连接太阳能板；
多级电压电流转换模块，多级电压电流转换模块输入端连接输入端口，用于将太阳能板输出的电压和电流转换成多级直流电压和电流向负载输出；
电压电流转换开关，电压电流转换开关连接多级电压电流转换模块以用于调节多级电压电流转换模块中直流电压和电流的多级输出；以及
输出端口，输出端口连接电压电流转换模块的输出端以用于向负载充电。
本技术方案中，多级电压电流转换模块包括：
多级电压处理模块，多级电压处理模块的输入端通过输入端口连接太阳能板，用于将太阳能板输出的电压转换成多级直流电压向负载输出；
多级电流处理模块，多级电流处理模块输入端通过输入端口连接太阳能板，用于将太阳能板输出的电流转换成多级电流向负载输出；以及
二极管D5，二极管D5的正极连接多级电流处理模块的输出端，二极管D5的负极连接多级电压处理模块的反馈端，以用于同时向负载输出直流电压和电流。
本技术方案中，电压电流转换开关包括：
电压转换开关SW1，电压转换开关SW1连接多级电压处理模块以用于调节多级电压处理模块中直流电压的多级输出；以及
电流转换开关SW2，所述电流转换开关SW2连接多级电流处理模块以用于调节多级电流处理模块中电流的多级输出。
本技术方案中，多级电压处理模块包括：
电压转换芯片U1，电压转换芯片U1输入端通过输入端口连接太阳能板以用于将太阳能板输出的电压转换成多级直流电压；
输入电容EC1，输入电容EC1并联在电压转换芯片U1的输入端以用于向电压转换芯片U1提供稳定的电压；
第一可调输出电阻，所述第一可调输出电阻连接电压转换芯片U1的反馈端以用于转换成相应的输出直流电压。
本技术方案中，电压转换芯片U1输入端还并联有一去耦电容C1以用于滤除高频噪声，减少其他电子元件受高频噪声的影响。
本技术方案中，电压转换芯片U1输出端还并联有用于保护电压转换芯片U1不被感应电动势击穿或烧坏的续流二极管D4。
本技术方案中，电压转换芯片U1输出端还并联有一用于滤除纹波电压的电容C3。
本技术方案中，多级电流处理模块包括导通电阻R5、MOS管SC1、第二可调输出电阻以及运算放大电路，MOS管SC1栅极输入端通过导通电阻R5以及输入端口连接太阳能板以通过导通电阻R5触发MOS管SC1的导通，MOS管SC1漏极输出端通过第二可调输出电阻连接运算放大电路的输入端以用于向运算放大电路输入待放大电流，运算放大电路输出端通过二极管D5连接多级电压处理模块的反馈端。
本技术方案中，还包括USB输出模块，USB输出模块包括：整流二极管D1、电压处理芯片U3、第三可调输出电阻、USB过流保护模块以及USB输出接口，整流二极管D1设置在电压处理芯片U3输入端与输入端口之间以用于将太阳能板输入的交流电信号转化成直流电信号，电压处理芯片U3输出端连接第三可调输出电阻以输出数值可调的直流电压，USB过流保护模块设置在第三可调输出电阻与USB输出接口之间以用于防止过载或短路状况时电流过大对USB输出接口上连接的负载造成损坏。
本发明的有益效果：本设计提供一种太阳能电压电流转换装置，利用太阳能板输入的电压电流通过多级电压电流转换模块向负载同时输出多级直流电压和电流，既节能又环保，同时提高了太阳能板的利用率，本设计生产成本低，功能实用，适合推广使用。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：
图1是本发明一种太阳能电压电流转换装置的第一外观立体图；
图2是本发明一种太阳能电压电流转换装置的第二外观立体图；
图3是本发明一种太阳能电压电流转换装置的电路原理图；
图4是本发明一种太阳能电压电流转换装置电压处理模块的电路原理图；
图5是本发明一种太阳能电压电流转换装置电流处理模块的电路原理图；
图6是本发明一种太阳能电压电流转换装置USB输出模块的电路原理图。
具体实施方式
如图1-图6所示，一种太阳能电压电流转换装置，连接于太阳能板与负载之间，包括输入端口1、多级电压电流转换模块、电压电流转换开关以及输出端口2，该输入端口1连接太阳能板，多级电压电流转换模块输入端连接输入端口1，用于将太阳能板输出的电压和电流转换成多级直流电压和电流向负载输出，电压电流转换开关连接多级电压电流转换模块以用于调节多级电压电流转换模块中直流电压和电流的多级输出，输出端口2连接电压电流转换模块的输出端以用于向负载充电。
其中，多级电压电流转换模块包括多级电压处理模块3、多级电流处理模块4以及二极管D5，该多级电压处理模块3的输入端通过输入端口1连接太阳能板，用于将太阳能板输出的电压转换成多级直流电压向负载输出；多级电流处理模块4输入端通过输入端口1连接太阳能板，用于将太阳能板输出的电流转换成多级电流向负载输出；二极管D5的正极连接多级电流处理模块4的输出端，二极管D5的负极连接多级电压处理模块3的反馈端，以用于同时向负载输出直流电压和电流。
电压电流转换开关包括：电压转换开关SW1和电流转换开关SW2，电压转换开关SW1连接多级电压处理模块3以用于调节多级电压处理模块3中直流电压的多级输出；电流转换开关SW2连接多级电流处理模块4以用于调节多级电流处理模块4中电流的多级输出。
多级电压处理模块3包括电压转换芯片U1、输入电容EC1以及第一可调输出电阻，输入电容EC1并联在电压转换芯片U1的输入端以用于向电压转换芯片U1提供稳定的电压，电压转换芯片U1输入端通过输入端口1连接太阳能板以用于将太阳能板输出的电压转换成多级直流电压，第一可调输出电阻连接电压转换芯片U1的反馈端以用于转换成相应的输出直流电压。
第一可调输出电阻包括电阻R11和电阻R4，电阻R11与电阻R4并联，本实施例中，电压转换芯片11可采用XL4016芯片，XL4016芯片输入端引脚VIN连接输入电容EC1，输出端引脚SW连接电阻R4，反馈端引脚FB连接电阻R11，输出的直流电压值V1＝1.25*(1+R4/R11)，通过改变R4或R11的阻值即可改变V1值，在本实施例中，电阻R4的阻值设置为30KΩ,第一可调输出电阻还包括与电阻R11并联的电阻R12和电阻R13，电阻R11的阻值设置为2.2KΩ，电阻R12的阻值设置为4.7KΩ，电阻R13的阻值设置为7.5KΩ，通过分别与电阻R11、电阻R12和电阻R13串联的电压转换开关SW1来选择输出18V、9V或者6V的直流输出电压。
优选地，电压转换芯片U1输入端还并联有一去耦电容C1以用于滤除高频噪声，减少其他电子元件受高频噪声的影响。
优选地，电压转换芯片U1输出端还并联有用于保护电压转换芯片U1不被感应电动势击穿或烧坏的续流二极管D4，该续流二极管D4可采用肖特基二极管，型号为MBR1545。
优选地，电压转换芯片U1输出端还并联有一用于滤除纹波电压的电容C3，该电容C3可选用电解电容或陶瓷电容。
多级电流处理模块4包括导通电阻R5、MOS管SC1、第二可调输出电阻以及运算放大电路41，MOS管SC1栅极输入端通过导通电阻R5以及输入端口1连接太阳能板以通过导通电阻R5触发MOS管SC1的导通，MOS管SC1漏极输出端通过第二可调输出电阻连接运算放大电路41的输入端以用于向运算放大电路41输入待放大电流，运算放大电路41输出端通过二极管D5连接多级电压处理模块3的反馈端，上述XL4016芯片反馈端引脚FB的反馈电压是1.25V，依次作用于二极管D5、运算放大电路41、第二可调输出电阻以及MOS管SC1，经测量得二极管D5的压降是0.7V，因此通过运算放大电路41输入端的电压是0.55V，在运算放大电路41中，电阻R15与电阻R16一端并联于运算放大器U2的负向输入端，电阻R15另一端连接运算放大器U2的输出端，电阻R16另一端接地，电阻R15与电阻R16的阻值比值为1.5，即通过运算放大器U2的电压会放大1.5倍，因此，作用在第二可调输出电阻和MOS管SC1上的电压为0.37V，经测量得MOS管SC1上的压降为0.2V，若想得到1A的直流输出电流，第二可调输出电阻的阻值设置为0.17Ω即可，本实施例中，第二可调输出电阻设置为相互并联的电阻R1、电阻R2和电阻R3，电阻R1的阻值是0.17Ω，电阻R2的阻值是0.05Ω，电阻R3的阻值是0.03Ω，通过分别与电阻R1、电阻R2和电阻R3串联的电流转换开关SW2来选择输出1A、3A或者5A的输出电流。本实施例中，运算放大器U2的型号是LMV358，二极管的型号为IN4148，MOS管21的型号为SI4812。
本发明还包括USB输出模块5，USB输出模块5包括：整流二极管D1、电压处理芯片U3、第三可调输出电阻、USB过流保护模块42以及USB输出接口43，整流二极管D1设置在电压处理芯片U3输入端与输入端口1之间以用于将太阳能板输入的交流电信号转化成直流电信号，电压处理芯片U3输出端连接第三可调输出电阻以输出数值可调的直流电压，USB过流保护模块42设置在第三可调输出电阻与USB输出接口43之间以用于防止过载或短路状况时电流过大对USB输出接口43上连接的负载造成损坏。本设计中，电压处理芯片U3的型号设置为SY8120B芯片，该SY8120B芯片的输入端IN通过整流二极管D1连接太阳能板，Y8120B芯片的输出端BS与第三可调输出电阻并联，第三可调输出电阻设置为相互并联的电阻R17和R18，本实施例中，电阻R17与电阻R18的阻值比R17/R18设置为7.47，其中电阻R17连接USB过流保护模块42并向USB过流保护模块42输出直流电压V2＝0.6*(1+R17/R18)＝5V,USB过流保护模块42可采用SY6280芯片。
以上所述仅为本发明的优先实施方式，本发明并不限定于上述实施方式，只要以基本相同手段实现本发明目的的技术方案都属于本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种太阳能电压电流转换装置，连接于太阳能板与负载之间，其特征在于，包括：
输入端口(1)，所述输入端口(1)连接太阳能板；
多级电压电流转换模块，所述多级电压电流转换模块输入端连接输入端口(1)，用于将太阳能板输出的电压和电流转换成多级直流电压和电流向负载输出；
电压电流转换开关，所述电压电流转换开关连接多级电压电流转换模块以用于调节多级电压电流转换模块中直流电压和电流的多级输出；以及
输出端口(2)，所述输出端口(2)连接电压电流转换模块的输出端以用于向负载充电，
所述多级电压电流转换模块包括：
多级电压处理模块(3)，所述多级电压处理模块(3)的输入端通过输入端口(1)连接太阳能板，用于将太阳能板输出的电压转换成多级直流电压向负载输出；
多级电流处理模块(4)，所述多级电流处理模块(4)输入端通过输入端口(1)连接太阳能板，用于将太阳能板输出的电流转换成多级电流向负载输出；以及
二极管D5，所述二极管D5的正极连接多级电流处理模块(4)的输出端，二极管D5的负极连接多级电压处理模块(3)的反馈端，以用于同时向负载输出直流电压和电流。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能电压电流转换装置，其特征在于，所述电压电流转换开关包括：
电压转换开关SW1，所述电压转换开关SW1连接多级电压处理模块(3)以用于调节多级电压处理模块(3)中直流电压的多级输出；以及
电流转换开关SW2，所述电流转换开关SW2连接多级电流处理模块(4)以用于调节多级电流处理模块(4)中电流的多级输出。
3.根据权利要求1所述的一种太阳能电压电流转换装置，其特征在于，所述多级电压处理模块(3)包括：
电压转换芯片U1，所述电压转换芯片U1输入端通过输入端口(1)连接太阳能板以用于将太阳能板输出的电压转换成多级直流电压；
输入电容EC1，所述输入电容EC1并联在电压转换芯片U1的输入端以用于向电压转换芯片U1提供稳定的电压；
第一可调输出电阻，所述第一可调输出电阻连接电压转换芯片U1的反馈端以用于转换成相应的输出直流电压。
4.根据权利要求3所述的一种太阳能电压电流转换装置，其特征在于：所述电压转换芯片U1输入端还并联有一去耦电容C1以用于滤除高频噪声，减少其他电子元件受高频噪声的影响。
5.根据权利要求3所述的一种太阳能电压电流转换装置，其特征在于：所述电压转换芯片U1输出端还并联有用于保护电压转换芯片U1不被感应电动势击穿或烧坏的续流二极管D4。
6.根据权利要求3所述的一种太阳能电压电流转换装置，其特征在于：所述电压转换芯片U1输出端还并联有一用于滤除纹波电压的电容C3。
7.根据权利要求1所述的一种太阳能电压电流转换装置，其特征在于：所述多级电流处理模块(4)包括导通电阻R5、MOS管SC1、第二可调输出电阻以及运算放大电路(41)，所述MOS管SC1栅极输入端通过导通电阻R5以及输入端口(1)连接太阳能板以通过导通电阻R5触发MOS管SC1的导通，MOS管SC1漏极输出端通过第二可调输出电阻连接运算放大电路(41)的输入端以用于向运算放大电路(41)输入待放大电流，运算放大电路(41)输出端通过二极管D5连接多级电压处理模块(3)的反馈端。
8.根据权利要求1所述的一种太阳能电压电流转换装置，其特征在于，还包括USB输出模块(5)，所述USB输出模块(5)包括：整流二极管D1、电压处理芯片U3、第三可调输出电阻、USB过流保护模块(42)以及USB输出接口(43)，所述整流二极管D1设置在电压处理芯片U3输入端与输入端口(1)之间以用于将太阳能板输入的交流电信号转化成直流电信号，电压处理芯片U3输出端连接第三可调输出电阻以输出数值可调的直流电压，USB过流保护模块(42)设置在第三可调输出电阻与USB输出接口(43)之间以用于防止过载或短路状况时电流过大对USB输出接口(43)上连接的负载造成损坏。
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