一種高效率太陽能充電電路的製作方法
2023-12-10 08:41:27
專利名稱：一種高效率太陽能充電電路的製作方法
技術領域：
本發明涉及環保節能電子產品，具體涉及一種高效率太陽能充電 電路。
背景技術：
太陽能LED照明燈具(如太陽能LED路燈、太陽能LED草畔燈等) 通常由太陽能電池板、充電電路、可充電電池、照度檢測電路、LED 驅動電路及LED組成，如圖1如示的太陽能LED照明燈具。白天LED 驅動電路接收來自照度檢測電路的控制信號，將LED的電流關斷，LED 不發光；同時，當太陽能板11上的電壓高於可充電電池13電壓時， 太陽能板通過充電電路對可充電電池充電。夜晚來臨時，LED驅動電 路接收來自照度檢測電路的控制信號，對LED提供電流，使LED發 光。同時，由於太陽能板11上的電壓已低於可充電電池13電壓，太 陽能糹反11不對可充電電池13充電，此時，充電電^各應^f呆i正可充電電 池13的電流不會流向太陽能板11 。
目前，最簡單的充電電路由一隻肖特基二極體12構成，如圖2所 示，該太陽能充電電路中肖特基二極體12正極接太陽能板11正極， 肖特基二極體12負極接可充電電池13正極，太陽能板11負極和可充 電電池13負極均接地。白天，當太陽能板11上的電壓高於可充電電 池13電壓約0.3V左右(肖特基二極體的正嚮導通壓降)，肖特基二極體 12正嚮導通，太陽能板11對可充電電池13充電。夜晚，當太陽能板11上的電壓低於可充電電池13電壓時，肖特基二極體12反向截止， 不對可充電電池13充電，並且可充電電池13的電流也不會流向太陽能板。
由於該充電電路十分簡單，得到了廣泛的應用。然而，該電路存 在兩個嚴重的缺點
第一，充電效率低。由於肖特基二極體有0.3V左右的正嚮導通壓 降，在充電時，將有0.3V*lcg(lcg為太陽能板對可充電電池充電的充 電電流)的功率消耗在肖特基二極體上。
第二，肖特基二極體難以和LED驅動電路集成在同一個晶片上， 導致整個太陽能LED照明燈具成本偏高。目前，LED驅動電路已用低 成本的標準CMOS工藝實現，而肖特基二極體不能用標準CMOS工 藝來實現，因此，肖特基二極體和LED驅動電路不能集成在同一個芯 片上。
發明內容
本發明需要解決的技術問題是，如何提供一種高效率的太陽能充 電電路來提高充電效率和降低成本。
本發明的技術問題這樣解決構建一種高效率太陽能充電電路， 包括場效應MOS開關和用於充電時開啟所述MOS開關的運算力文大 器，其中所述MOS開關跨接在所述充電電路輸入端和輸出端之間； 所述運算放大器輸出端連接所述MOS開關的柵極， 一輸入端連接所述 充電電路輸入端，另一輸入端連接所述充電電路輸出端，該運算放大 器根據輸入/出電壓比較開啟/關閉所述MOS開關。
按照本發明提供的充電電路，所述充電電路包括以下兩種形式(-)如圖3所示，所述充電電路輸入連接太陽能板正極、輸出連接 可充電電池正極，所述可充電電池負極和太陽能板負極均接地，所述
MOS開關是PMOS管，所述運算放大器正輸入端連接所述充電電路 輸出端，負輸入端連接所述充電電路輸入端。
(r)如圖4所示，所述充電電路輸入端連接太陽能板負極、輸出連 接可充電電池負極，所述太陽能板正極與所述可充電電池正極連接， 所述可充電電池負極和充電電路輸出端均接地，所述MOS開關是 NMOS管，所述運算放大器正輸入端連接所述充電電路輸出端，負輸 入端連4妻所述充電電3各輸入端。
按照本發明提供的充電電路，所述MOS開關、運算放大器和LED 驅動電路集成在CMOS集成電路上。
本發明提供的充電電路，由MOS開關和運算放大器實現，是應用 於太陽能LED照明燈具的高效率充電電路，該電路充電時的功率消耗 僅為採用肖特基二極體的充電電路的功率消耗的三分之一，充電效率 大為提高；另一方面，該電路可以用標準的CMOS工藝實現，可以和 LED驅動電路集成在同一個標準的CMOS集成電路上，降低了太陽能 LED照明燈具的成本。
下面結合附圖和具體實施例進一步對本發明進行詳細說明。
圖1是太陽能LED照明燈具的電路原理圖； 圖2是傳統太陽能充電電路的電路原理圖；圖3是本發明充電電路一的電路原理圖； 圖4是本發明充電電路二的電路原理具體實施例方式
本發明提出的高效率太陽能充電電路一，如圖3所示，由一個 PMOS管31和一個運算放大器32組成，其工作原理是
白天，當太陽能板11上的電壓高於可充電電池13電壓時，運算 放大器32輸出低電平，PMOS管31導通，太陽能板11對可充電電 池13充電。夜晚，當太陽能板11上的電壓低於可充電電池13電壓時， 運算放大器32輸出高電平，PMOS管31截止，不對可充電電池充電， 可充電電池13的電流也不會流向太陽能板11。
在白天充電時，充電電^各的損庫毛為lcg*lcg*Rp-dson,其中 Rp-dson為PMOS管31的導通電阻，leg為太陽能板11對可充電電 池13充電的充電電流。CMOS工藝中，在不大的晶片面積下即可實現 1歐姆的Rp-dson。假定充電電流為0.1安培，充電損耗為 0.1*0.1*1=0.01瓦。同樣的條件下，圖2中採用肖特基二極體12的充 電電路的充電損耗為0.1*0.3=0.03瓦，是本發明充電損耗的3倍。
本發明中的PMOS管31、運算放大器32都可以用標準的CMOS 工藝實現，因此，該充電電5^可以和LED驅動電^各集成在同一個晶片 上，降低了整個燈具的成本。
本發明中的MOS開關也可用NMOS管實現，本發明提出的高效 率太陽能充電電路二，如圖4所示，由一個NMOS管33和一個運算 放大器32組成，其工作原理是白天，當太陽能板11上的電壓高於可充電電池13電壓時，太陽
能板11負極電壓為負，運算放大器32輸出高電平，NMOS管33導 通，太陽能板11對可充電電池13充電。夜晚，當太陽能板11上的電 壓低於可充電電池13電壓時，太陽能板11負極電壓為正，運算放大 器32輸出低電平，NMOS管33截止，不對可充電電池充電，可充電 電池13的電流也不會流向太陽能板11。
由於NMOS管33的導通電阻Rn-dson僅為同樣尺寸的PMOS 管31導通電阻Rp-dson的二分之一到三分之一，因此，圖4中的高 效率太陽能充電電路二較圖3中的高效率太陽能充電電路一成本更低。
以上所述僅為本發明的較佳實施例，凡依本發明權利要求範圍所 做的均等變化與修飾，皆應屬本發明權利要求的涵蓋範圍。
權利要求
1、一種高效率太陽能充電電路，其特徵在於，包括MOS開關和用於充電時開啟所述MOS開關的運算放大器(32)，其中，所述MOS開關跨接在所述充電電路輸入端和輸出端之間；所述運算放大器(32)輸出端連接所述MOS開關的柵極，一輸入端連接所述充電電路輸入端，另一輸入端連接所述充電電路輸出端。
2、 根據權利要求1所述充電電路，其特徵在於，所述充電電路輸入端連接太陽能板(11)正極、輸出端連接可充電電池(13)正極，所述可充電電池負極和太陽能板負極均接地，所述MOS開關是PMOS管(31),所述運算放大器正輸入端連接所述充電電路輸出端，負輸入端連接所述充電電路輸入端。
3、 根據權利要求1所述充電電路，其特徵在於，所述充電電路輸入端連接太陽能板(11)負極、輸出端連接可充電電池(13)負極，所述太陽能板正極與所述可充電電池正極連接，所述可充電電池負極和充電電路輸出端均接地，所述MOS開關是NMOS管(33)，所述運算放大器正輸入端連接所述充電電路輸出端，負輸入端連接所述充電電路輸入端。
4、 根據權利要求1-3任一項所述充電電路，其特徵在於，所述MOS開關和運算放大器內置於CMOS集成電路中。
5、 根據權利要求4所述充電電路，其特徵在於，所述CMOS集成電路還包括LED驅動電路。
全文摘要
本發明涉及包括一種高效率太陽能充電電路，包括MOS開關和用於充電時開啟MOS開關的運算放大器(32)，其中所述MOS開關跨接在所述充電電路輸入端和輸出端之間；所述運算放大器輸出端連接所述MOS開關的柵極，一輸入端連接所述充電電路輸入端，另一輸入端連接所述充電電路輸出端。這種充電電路，充電功率消耗僅為採用肖特基二極體的充電電路的功率消耗的三分之一；另一方面，該電路可以用標準的CMOS工藝實現，可以和LED驅動電路集成在同一個標準的CMOS集成電路上，降低了太陽能LED照明燈具的成本。
文檔編號H02J7/00GK101552480SQ20091010706
公開日2009年10月7日 申請日期2009年5月5日 優先權日2009年5月5日
發明者李永紅, 黃朝剛 申請人:深圳市泉芯電子技術有限公司