專利名稱：一種基于PSoC的MPPT型太陽能充電控制器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及太陽能充電控制器技術，特別是涉及一種基于PSoC的MPPT型太 陽能充電控制器。
背景技術：
太陽能具有環(huán)保、無污染等優(yōu)良特性，成為現(xiàn)代社會能源發(fā)展的方向。在太陽能技 術中，最重要的技術之一就是太陽能充電控制器?，F(xiàn)有技術中，市場上有很多太陽能充電控制器，但是都存在一些不足，一些簡易型 的太陽能充電控制器在蓄電池充滿后，為保護蓄電池，對太陽能電池板的正負極進行短路， 這樣會造成太陽能電池板陣列的節(jié)溫過高，容易損壞太陽能電池板，降低太陽能電池板的 使用壽命。一部分太陽能充電控制器沒有太陽能電池的最大功率電跟蹤(MPPT)功能，導致 太陽能電池板的能量轉換效率(發(fā)電功率)得不到有效的提高。也有太陽能充電控制器都采 用微控制器和外圍分立元件構成，造成系統(tǒng)電路結構復雜，同時，信號調理電路都是由外圍 的分立電路來實現(xiàn)，分立元器件存在一致性較差、存在溫漂較大等缺點。針對現(xiàn)有技術不足，提供一種基于PSoC的MPPT型太陽能充電控制器以解決現(xiàn)有 技術不足甚為必要。
發(fā)明內容本實用新型的目的在于避免現(xiàn)有技術的不足之處而提供一種高效率、低成本、高 集成度、保密性強、外設電路精簡、電池管理更精確、系統(tǒng)更智能的基于PSoC的MPPT型太陽 能充電控制器。本實用新型的目的通過以下技術措施實現(xiàn)。一種基于PSoC的MPPT型太陽能充電控制器，設置有太陽能電池、蓄電池、保險絲、 電源轉換電路、PWM驅動電路、PSoC中央處理器、充電回路、負載功率驅動電路、負載功率輸 出控制電路、太陽能電池電壓采樣電路、充電電流采樣電路、蓄電池電壓采樣電路和負載電 流采樣電路；太陽能電池的正極、太陽能電池電壓采樣電路的一端與充電電流采樣電路的810 端連接，太陽能電池采樣電路的另一端與PSoC中央處理器的420端連接，充電電流采樣電路的830端與PSoC中央處理器的410端連接；充電電流采樣電路的820端與充電回路的510端連接，充電回路的520端、蓄電池 電壓采樣電路的一端、保險絲的一端與輸出負載的正極端連接；蓄電池電壓采樣電路的另一端與PSoC中央處理器的430端連接；太陽能電池的負極、電源轉換電路的350端、蓄電池的負極與負載電流采樣電路 的1310端連接；蓄電池的正極與保險絲的另一端連接，電源轉換電路的310端與負載功率驅動電 路的910端連接，電源轉換電路的320端與PWM驅動電路的610端連接，電源轉換電路的330端與PSoC中央處理器的450端連接；PSoC中央處理器的440端與PWM驅動電路的630端連接，PWM驅動電路的620端 與充電回路的530端連接；負載電流采樣電路的1330端與PSoC中央處理器的460端連接，負載電流采樣電 路的1320端與負載功率輸出控制電路的1110端連接；PSoC中央處理器的470端與負載功率驅動電路的920端連接，負載功率驅動電路 的930端與負載功率輸出控制電路的1120端連接，負載功率輸出控制電路的1130端與輸 出負載的負極連接。所述PSoC中央處理器的型號為CY8CLED03D01。設置有防雷保護電路，所述防雷保護電路的一端與太陽能電池的正極連接，所述 防雷保護電路的另一端與太陽能電池的負極連接。所述防雷保護電路設置為瞬態(tài)電壓抑制二極管，所述瞬態(tài)電壓抑制二極管一端與 太陽能電池的正極連接，所述瞬態(tài)電壓抑制二極管的另一端與太陽能電池的負極連接。設置有防倒流電路，所述防倒流電路的一端與所述充電回路的520端連接，所述 防倒流電路的另一端與蓄電池電壓采樣電路的一端、輸出負載正極端連接。設置有溫度傳感器，所述溫度傳感器與所述PSoC中央處理器的480端連接。所述溫度傳感器貼裝于所述蓄電池。所述溫度傳感器的型號為LM75。設置有控制按鍵陣列，所述控制按鍵陣列與所述PSoC中央處理器的490端連接。設置有聲光顯示報警電路，所述聲光顯示報警電路與所述PSoC中央處理器的491 端連接。本實用新型的一種基于PSoC的MPPT型太陽能充電控制器，設置有太陽能電池、蓄 電池、保險絲、電源轉換電路、PWM驅動電路、PSoC中央處理器、充電回路、負載功率驅動電 路、負載功率輸出控制電路、太陽能電池電壓采樣電路、充電電流采樣電路、蓄電池電壓采 樣電路和負載電流采樣電路；太陽能電池的正極、太陽能電池電壓采樣電路的一端與充電 電流采樣電路的810端連接，太陽能電池采樣電路的另一端與PSoC中央處理器的420端連 接，充電電流采樣電路的830端與PSoC中央處理器的410端連接；充電電流采樣電路的820 端與充電回路的510端連接，充電回路的520端、蓄電池電壓采樣電路的一端、保險絲的一 端與輸出負載的正極端連接；蓄電池電壓采樣電路的另一端與PSoC中央處理器的430端連 接；太陽能電池的負極、電源轉換電路的350端、蓄電池的負極與負載電流采樣電路的1310 端連接；蓄電池的正極與保險絲的另一端連接，電源轉換電路的310端與負載功率驅動電 路的910端連接，電源轉換電路的320端與PWM驅動電路的610端連接，電源轉換電路的 330端與PSoC中央處理器的450端連接；PSoC中央處理器的440端與PWM驅動電路的630 端連接，PWM驅動電路的620端與充電回路的530端連接；負載電流采樣電路的1330端與 PSoC中央處理器的460端連接，負載電流采樣電路的1320端與負載功率輸出控制電路的 1110端連接；PSoC中央處理器的470端與負載功率驅動電路的920端連接，負載功率驅動 電路的930端與負載功率輸出控制電路的1120端連接，負載功率輸出控制電路的1130端 與輸出負載的負極連接。本實用新型采用PWM充電模式，具有12V44V電壓等級自動識別 功能，應用最大功率點跟蹤(MPPT)技術，智能調節(jié)太陽能電池工作點電壓，使太陽能電池工作在最大功率輸出狀態(tài)，智能控制太陽能電池向蓄電池充電，并對直流負載進行供電。本 實用新型采用基于PSoC的技術方案，通過對PSoC芯片的內部資源進行配置，充分利用PSoC 片上可編程的數字和模擬外設資源，減少了外圍硬件電路的元器件數量和PCB板尺寸，提 高了系統(tǒng)的集成度和保密性，克服了分立元件存在的一致性差、存在溫漂大的缺點，有利于 降低產品本身的硬件成本和開發(fā)成本。

利用附圖對本實用新型作進一步的說明，但附圖中的內容不構成對本實用新型的 任何限制。圖1是本實用新型的一種基于PSoC的MPPT型太陽能充電控制器的結構示意圖。在圖1中，包括太陽能電池100、蓄電池200、電源轉換電路300、PWM驅動電路600、PSoC中央處理器400、充電回路500、負載功率驅動電路900、負載功率輸出控制電路1100、太陽能電池電壓采樣電路700、充電電流采樣電路800、蓄電池電壓采樣電路1200、負載電流采樣電路1300、防倒流電路1700、控制按鍵陣列1400、聲光顯示報警電路1500、溫度傳感器1600。
具體實施方式
結合以下實施例對本實用新型作進一步描述。見圖1，一種基于PSoC的MPPT型太陽能充電控制器，設置有太陽能電池100、蓄電 池200、保險絲、電源轉換電路300、PWM驅動電路600、PSoC中央處理器400、充電回路500、 負載功率驅動電路900、負載功率輸出控制電路1100、太陽能電池電壓采樣電路700、充電 電流采樣電路800、蓄電池電壓采樣電路1200和負載電流采樣電路1300，還設置有防雷保 護電路、防倒流電路1700、溫度傳感器1600、控制按鍵陣列1400和聲光顯示報警電路1500。太陽能電池100的正極、太陽能電池電壓采樣電路700的一端與充電電流采樣電 路800的810端連接，太陽能電池電壓采樣電路700的另一端與PSoC中央處理器400的 420端連接，充電電流采樣電路800的830端與PSoC中央處理器400的410端連接，充電電流采樣電路800的820端與充電回路500的510端連接，充電回路500的 520端、蓄電池電壓采樣電路1200的一端、保險絲的一端與輸出負載的正極端連接，蓄電池電壓采樣電路1200的另一端與PSoC中央處理器400的430端連接，太陽能電池100的負極、電源轉換電路300的350端、蓄電池200的負極與負載電 流采樣電路1300的1310端連接，蓄電池200的正極與保險絲的另一端連接，電源轉換電路300的310端與負載功 率驅動電路900的910端連接，電源轉換電路300的320端與PWM驅動電路600的610端 連接，電源轉換電路300的330端與PSoC中央處理器400的450端連接，PSoC中央處理器400的440端與PWM驅動電路600的630端連接，PWM驅動電路 600的620端與充電回路500的530端連接，[0045]負載電流采樣電路1300的1330端與PSoC中央處理器400的460端連接，負載電 流采樣電路1300的1320端與負載功率輸出控制電路1100的1110端連接，PSoC中央處理器400的470端與負載功率驅動電路900的920端連接，負載功率 驅動電路900的930端與負載功率輸出控制電路1100的1120端連接，負載功率輸出控制 電路1100的1130端與輸出負載的負極連接。所述PSoC中央處理器400的型號為CY8CLED03D01。防雷保護電路的一端與太陽能電池100的正極連接，所述防雷保護電路的另一端 與太陽能電池100的另一端連接。防雷保護電路設置為瞬態(tài)電壓抑制二極管，所述瞬態(tài)電 壓抑制二極管一端與太陽能電池100的正極連接，所述瞬態(tài)電壓抑制二極管的另一端與太 陽能電池100的負極連接。防倒流電路1700的一端與所述充電回路500的520端連接，所述防倒流電路1700 的另一端與蓄電池電壓采樣電路1200的一端、輸出負載正極端連接。溫度傳感器1600與所述PSoC中央處理器400的480端連接，所述溫度傳感器1600 貼裝于所述蓄電池200，溫度傳感器1600的型號為LM75?？刂瓢存I陣列1400與所述PSoC中央處理器400的490端連接。聲光顯示報警電路1500與所述PSoC中央處理器400的491端連接。本實用新型以PSoC中央處理器400單元作為系統(tǒng)控制的核心，采用最大功率點跟 蹤智能控制算法，通過調節(jié)充電回路500的PWM脈沖信號，通過PWM驅動電路600控制充電 回路500的開通與關斷，智能調節(jié)太陽能電池100的工作點電壓，使太陽能電池100的輸出 功率最大。PSoC中央處理器400能根據蓄電池200荷電狀態(tài)(S0C)，采用分階段充電控控制 策略，包括涓充、均衡充電、直充和浮充，實現(xiàn)對蓄電池200充電的科學管理；同時，PSoC中 央處理器400智能管理著對直流負載供電過程，可以實現(xiàn)對直流負載供電的自動控制和手 動控制，具有欠壓、過放保護功能和自動重連接功能。當蓄電池200電壓在正常狀態(tài)時，用 戶可以通過控制按鍵陣列1400手動控制向直流負載供電。當蓄電池200欠壓時，PSoC中央 處理器400發(fā)出報警指令，聲光顯示報警電路1500動作，提示用戶及時充電；當蓄電池200 出現(xiàn)過放時，PSoC中央處理器400發(fā)出報警指令，聲光顯示報警電路1500動作，同時，PSoC 中央處理器400通過負載功率驅動電路900，及時切斷負載通路，防止蓄電池200損壞。本實用新型采用共地結構電路拓撲，太陽能電池100的負極、蓄電池200的負極連 在一起。電源轉換電路300產生電壓VDD1、VDD2和VDD3，其中VDDl給負載功率驅動電路 900供電，VDD2給PWM驅動電路600供電，VDD3給PSoC中央處理器400和其他外圍邏輯電 路供電。PSoC中央處理器400采樣太陽能電池100電壓信號，當太陽能電池100電壓出現(xiàn) 過壓時，PSoC中央處理器400將關閉PWM充電進程，實現(xiàn)充電控制器的輸入過壓保護。負 載自動重連接功能由PSoC中央處理器400和負載功率回路來實現(xiàn)。負載過流、短路保護電路由集成在PSoC內部的可編程模擬和數字混合信號陣列 來實現(xiàn)。如果負載電流超過了控制器1. 25倍的額定電流60秒時，或負載電流超過了控制 器1. 5倍的額定電流30秒時，故障指示燈閃爍報警，控制器將切斷輸出回路。如果負載出 現(xiàn)短路故障，控制器將立即切斷輸出回路，蜂鳴器急速報警，提示用戶發(fā)生了短路故障。[0058]本實用新型與現(xiàn)有的技術和產品相比，具有明顯的優(yōu)點和有益效果1、本實用新型采用基于PSoC的技術方案，充分利用PSoC芯片上可編程的數字和 模擬外設資源，減少了外圍元器件數量和PCB板尺寸，提高了系統(tǒng)的集成度和保密性，克服 了分立元件存在的一致性差、存在溫漂大的缺點，有效地降低了成本。2、本實用新型的充電控制器采用共地結構電路拓撲，克服了共正極結構電路拓 撲中太陽能電池100電壓采樣困難的缺點。3、PSoC中央處理器400采用自適應智能控制算法，實現(xiàn)“MPPT+S0C”雙重智能優(yōu) 化充電控制。4、PSoC中央處理器400單元根據蓄電池200荷電狀態(tài)(S0C)，采用分階段充電控 控制策略，包括涓充、均衡充電、直充和浮充，實現(xiàn)對蓄電池200充電的科學管理。5、負載過流保護單元由集成在PSoC內部的模擬和數字混合信號陣列來實現(xiàn)，降 低了外圍電路的復雜性，提高了信號處理電路的集成度和可靠性。6、保護功能完善。具有TVS防雷保護功能，具有過充保護、過放保護、負載過載保 護、輸入電壓過壓保護、電子短路保護、獨特的防反接保護保護等保護機制，提高了系統(tǒng)運 行的可靠性、安全性。最后應當說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非對本實用 新型保護范圍的限制，盡管參照較佳實施例對本實用新型作了詳細說明，本領域的普通技 術人員應當理解，可以對本實用新型的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本實用 新型技術方案的實質和范圍。
權利要求1.一種基于PSoC的MPPT型太陽能充電控制器，其特征在于設置有太陽能電池、蓄電 池、保險絲、電源轉換電路、PWM驅動電路、PSoC中央處理器、充電回路、負載功率驅動電路、 負載功率輸出控制電路、太陽能電池電壓采樣電路、充電電流采樣電路、蓄電池電壓采樣電 路和負載電流采樣電路；太陽能電池的正極、太陽能電池電壓采樣電路的一端與充電電流采樣電路的810端連 接，太陽能電池采樣電路的另一端與PSoC中央處理器的420端連接， 充電電流采樣電路的830端與PSoC中央處理器的410端連接； 充電電流采樣電路的820端與充電回路的510端連接，充電回路的520端、蓄電池電壓 采樣電路的一端、保險絲的一端與輸出負載的正極端連接；蓄電池電壓采樣電路的另一端與PSoC中央處理器的430端連接； 太陽能電池的負極、電源轉換電路的350端、蓄電池的負極與負載電流采樣電路的 1310端連接；蓄電池的正極與保險絲的另一端連接，電源轉換電路的310端與負載功率驅動電路的 910端連接，電源轉換電路的320端與PWM驅動電路的610端連接，電源轉換電路的330端 與PSoC中央處理器的450端連接；PSoC中央處理器的440端與PWM驅動電路的630端連接，PWM驅動電路的620端與充 電回路的530端連接；負載電流采樣電路的1330端與PSoC中央處理器的460端連接，負載電流采樣電路的 1320端與負載功率輸出控制電路的1110端連接；PSoC中央處理器的470端與負載功率驅動電路的920端連接，負載功率驅動電路的 930端與負載功率輸出控制電路的1120端連接，負載功率輸出控制電路的1130端與輸出負 載的負極連接。
2.根據權利要求1所述的基于PSoC的MPPT型太陽能充電控制器，其特征在于所述 PSoC中央處理器的型號為CY8CLED03D01。
3.根據權利要求1或2所述的基于PSoC的MPPT型太陽能充電控制器，其特征在于 設置有防雷保護電路，所述防雷保護電路的一端與太陽能電池的正極連接，所述防雷保護 電路的另一端與太陽能電池的負極連接。
4.根據權利要求3所述的基于PSoC的MPPT型太陽能充電控制器，其特征在于所述 防雷保護電路設置為瞬態(tài)電壓抑制二極管，所述瞬態(tài)電壓抑制二極管一端與太陽能電池的 正極連接，所述瞬態(tài)電壓抑制二極管的另一端與太陽能電池的負極連接。
5.根據權利要求1或2所述的基于PSoC的MPPT型太陽能充電控制器，其特征在于 設置有防倒流電路，所述防倒流電路的一端與所述充電回路的520端連接，所述防倒流電 路的另一端與蓄電池電壓采樣電路的一端、輸出負載正極端連接。
6.根據權利要求1或2所述的基于PSoC的MPPT型太陽能充電控制器，其特征在于 設置有溫度傳感器，所述溫度傳感器與所述PSoC中央處理器的480端連接。
7.根據權利要求6所述的基于PSoC的MPPT型太陽能充電控制器，其特征在于所述 溫度傳感器貼裝于所述蓄電池。
8.根據權利要求7所述的基于PSoC的MPPT型太陽能充電控制器，其特征在于所述 溫度傳感器的型號為LM75。
9.根據權利要求1或2所述的基于PSoC的MPPT型太陽能充電控制器，其特征在于 設置有控制按鍵陣列，所述控制按鍵陣列與所述PS0C中央處理器的490端連接。
10.根據權利要求1或2所述的基于PSoC的MPPT型太陽能充電控制器，其特征在于 設置有聲光顯示報警電路，所述聲光顯示報警電路與所述PS0C中央處理器的491端連接。
專利摘要一種基于PSoC的MPPT型太陽能充電控制器，設置有太陽能電池、蓄電池、保險絲、電源轉換電路、PWM驅動電路、PSoC中央處理器、充電回路、負載功率驅動電路、負載功率輸出控制電路、太陽能電池電壓采樣電路、充電電流采樣電路、蓄電池電壓采樣電路和負載電流采樣電路，還設置有防雷保護電路、防倒流電路、溫度傳感器、控制按鍵陣列和聲光顯示報警電路。本實用新型采用PWM充電模式，應用最大功率點跟蹤(MPPT)技術，智能調節(jié)太陽能電池工作點電壓，使太陽能電池工作在最大功率輸出狀態(tài)，智能控制太陽能電池向蓄電池充電，并對直流負載進行供電。
文檔編號H02N6/00GK201904633SQ20102068198
公開日2011年7月20日 申請日期2010年12月27日 優(yōu)先權日2010年12月27日
發(fā)明者何思模, 徐海波, 韓軍良 申請人:廣東易事特電源股份有限公司