專利名稱：太陽能脈沖式充電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種太陽能脈沖式充電系統(tǒng)，特別是關(guān)于一種利用脈沖的充電方式取代浮充，而能讓電池在充電期間有休息的時間，以使電池提高使用壽命的太陽能脈沖式充電系統(tǒng)。
以一個鄉(xiāng)鎮(zhèn)市為例，每月花費(fèi)在路燈的設(shè)置成本、維修費(fèi)及電費(fèi)的成本相當(dāng)可觀，若忽略維修及設(shè)備成本，每年所需耗費(fèi)的電費(fèi)高達(dá)數(shù)千萬之多，而太陽能路燈使用年限極長，且太陽能路燈所耗費(fèi)的電費(fèi)極低，其效益遠(yuǎn)優(yōu)于現(xiàn)今一般的水銀式路燈。
然，一般太陽能的充電系統(tǒng)在電池充電接近充滿狀態(tài)時，仍用浮充方式對充電電壓接近飽和狀態(tài)時的電池持續(xù)進(jìn)行充電作業(yè)至滿電壓，使得充電電池?zé)o充分的休息時間，而令充電電池過度充電，使得充電電池過熱，進(jìn)而造成充電電池?fù)p壞，且降低電池的使用壽命，況且，這種習(xí)用的太陽能充電方式，無形中會降低充電電池的蓄電量，而讓供電時間大打折扣。
而本申請人鑒于習(xí)用的太陽能充電系統(tǒng)，在使用上仍存在的問題，進(jìn)行了潛心研究，并經(jīng)多次的試作與改良，終獲一種可有效改善習(xí)用太陽能充電系統(tǒng)在使用時所產(chǎn)生種種缺弊的太陽能脈沖式充電系統(tǒng)。
本實(shí)用新型的另一目的是提供一種可提高電池壽命及電池充電效率的太陽能脈沖式充電系統(tǒng)。
本實(shí)用新型的再一目的是提供一種由一顆單晶片控制其周邊電路動作，降低電路硬體的復(fù)雜性，更能降低生產(chǎn)的成本的太陽能脈沖式充電系統(tǒng)。
為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采取以下技術(shù)方案一種太陽能脈沖式充電系統(tǒng)，其包括一太陽能板；一充電系統(tǒng)，所述充電系統(tǒng)具有一電池，所述電池分別與一光敏電阻及一充電開關(guān)并聯(lián)連結(jié)，所述充電系統(tǒng)另具有一第一電晶體開關(guān)，而所述充電系統(tǒng)與所述太陽能板連結(jié)，且所述充電系統(tǒng)可以最大效率擷取并穩(wěn)定所述太陽能板所提供的電力源，并儲存至所述電池中，所述充電系統(tǒng)另連結(jié)一控制器及一反馳式電路，所述控制器可以經(jīng)由所述第一電晶體開關(guān)及所述充電開關(guān)，對所述充電系統(tǒng)進(jìn)行充電控制，而所述反馳式電路可以提供電源，且每個電源具有各自的參考地電位；所述控制器具有一單晶片及一第一IC，所述單晶片的接腳與所述第一IC的接腳連結(jié)，而所述第一IC可以將所述充電系統(tǒng)的光敏電阻所感測到的電壓訊號轉(zhuǎn)換成頻率訊號，并將所述頻率訊號回傳至所述單晶片中，令所述單晶片執(zhí)行程式流程；所述反馳式電路具有若干可以供所述單晶片控制的第二電晶體開關(guān)及一供所述第二電晶體開關(guān)控制的閉合穩(wěn)壓開關(guān)，所述第二電晶體開關(guān)可以接受所述單晶片所提供的訊號，控制所述閉合穩(wěn)壓開關(guān)的啟閉，且經(jīng)由所述第二電晶體開關(guān)及所述閉合穩(wěn)壓開關(guān)對所述充電系統(tǒng)進(jìn)行放電控制，而所述反馳式電路另連結(jié)一負(fù)載，且所述反馳式電路可以提供多組獨(dú)立電源及獨(dú)立的參考電位；一迥授穩(wěn)壓系統(tǒng)，所述迥授穩(wěn)壓系統(tǒng)具有一第二IC，所述第二IC可以偵測所述負(fù)載的電壓，并控制所述反馳式電路將后級的負(fù)載達(dá)到穩(wěn)壓狀態(tài)；一循環(huán)啟動電路，所述循環(huán)啟動電路可以利用所述充電系統(tǒng)的光敏電阻所偵測的電壓訊號，經(jīng)過所述第一IC轉(zhuǎn)換成頻率訊號，回送給所述單晶片，使所述單晶片控制所述啟動電路動作，以對所述迥授穩(wěn)壓系統(tǒng)及所述反馳式電路進(jìn)行啟動控制。
有利的是，所述光敏電阻另串聯(lián)一可變電阻，以組合成可調(diào)式光偵測開關(guān)。
其中，所述充電開關(guān)是一場效電晶體(MOSFET)。
其中，所述閉合穩(wěn)壓開關(guān)是一場效電晶體(MOSFET)。
其中，所述負(fù)載是由若干發(fā)光二極管所組成。
惟上述的說明是為實(shí)用新型部分特征的概述，以下所述僅為用以解釋本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并非對本實(shí)用新型做任何形式上的限制，是以，凡在相同的實(shí)用新型精神下所作有關(guān)本實(shí)用新型的任何修飾或變更，皆應(yīng)包括在本實(shí)用新型保護(hù)范圍內(nèi)。


圖1是本實(shí)用新型的電路方框示意圖圖2是本實(shí)用新型較佳實(shí)施例電路組配示意圖圖3是本實(shí)用新型的控制器控制充電系統(tǒng)的程式流程示意圖圖4是本實(shí)用新型的電池充電曲線及定電流含脈波充電曲線示意圖一充電系統(tǒng)20，充電系統(tǒng)20具有一電池21，電池21分別與一光敏電阻22及一充電開頭23并聯(lián)連結(jié)，光敏電阻22另與一可變電阻24串聯(lián)，而充電系統(tǒng)20另具有一第一電晶體開關(guān)25，充電系統(tǒng)20與太陽能板10連結(jié)，充電系統(tǒng)20可以最大效率擷取并穩(wěn)定太陽能板10所提供的電力源程序，并儲存至電池21中，且充電系統(tǒng)20另連結(jié)一控制器30及一反馳式電路40，控制器30可以經(jīng)由第一電晶體開關(guān)25及充電開關(guān)23對充電系統(tǒng)20進(jìn)行充電的控制，而反馳式電路40可以提供電源，且每個電源具有各自的參考地電位。
控制器30具有一單晶片31及一第一IC32，單晶片31的接腳與第一IC32的接腳連結(jié)，而第一IC32可以將充電系統(tǒng)20的光敏電阻22所感測到的電壓訊號轉(zhuǎn)換成頻率訊號，并將頻率訊號回傳至單晶片31中，令單晶片31執(zhí)行程式流程。
反馳式電路40具有可借助控制器30的單晶片31控制的若干第二電晶體開關(guān)41及一供第二電晶體開關(guān)41控制的閉合穩(wěn)壓開關(guān)42，第二電晶體開關(guān)41可以接受單晶片31所提供的訊號，控制閉合穩(wěn)壓開關(guān)42，以達(dá)到關(guān)閉閉合穩(wěn)壓開關(guān)42的攻效，且經(jīng)由第二電晶體開關(guān)41及閉合穩(wěn)壓開關(guān)42對充電系統(tǒng)20進(jìn)行放電控制，而反馳式電路40另連結(jié)一可為發(fā)光二極體的負(fù)載70，且反馳式電路40可以提供多組獨(dú)立電源及獨(dú)立的的參考電位。
一迥授穩(wěn)壓系統(tǒng)50，迥授穩(wěn)壓系統(tǒng)50具有一第二IC51，第二IC51可以偵測負(fù)載70的電壓，并控制反馳式電路40將后級的負(fù)載70達(dá)到穩(wěn)壓狀態(tài)。
一循環(huán)啟動電路60，循環(huán)啟動電路60可以利用充電系統(tǒng)20的光敏電阻22所偵測的電壓訊號，經(jīng)過第一IC32轉(zhuǎn)換成頻率訊號，回送給予控制器30的單晶片31，使單晶片31控制循環(huán)啟動電路60動作，以對迥授穩(wěn)壓系統(tǒng)50及反馳式電路40進(jìn)行啟動控制。
如圖3所示所示，控制器30所使用的程式是先分別定義記憶體，暫存器，并啟動計數(shù)器，而等待計數(shù)器歸零時，使之溢位中斷，并判斷是否為偵測A/D光藕合器程式中斷，如果是，則先進(jìn)行判斷白天進(jìn)入晚上，否則再進(jìn)行判斷是否晚上進(jìn)入白天。
若是白天進(jìn)入晚上時，首先充電系統(tǒng)20的光敏電阻22會感到測光度是否達(dá)到啟動電路的標(biāo)準(zhǔn)暗度，若有，則控制器30的第一IC32可以將光敏電阻22的電壓訊號，轉(zhuǎn)換為頻率訊號，并將電壓訊號傳送至控制器30的單晶片31中，而利用單晶片31的程式控制電路的動作流程，驅(qū)動循環(huán)啟動電路60觸發(fā)，使循環(huán)啟動電路60內(nèi)的電容儲能，驅(qū)使第二IC51啟動，使之對反馳式電路40送出維持3秒的脈寬調(diào)變(Pulse Width Modulation簡稱PWM)波形，令閉合穩(wěn)壓開關(guān)42開啟，此可對迥授穩(wěn)壓系統(tǒng)50及反馳式電路40進(jìn)行啟動控制，此時，負(fù)載70則同時被啟動，同時充電系統(tǒng)20將停止動作，而當(dāng)電池21供給反馳式電路40再供給負(fù)載70的電壓下降時，迥授穩(wěn)壓系統(tǒng)50的第二IC51因偵測出負(fù)載電壓的不足，可以對反馳式電路40進(jìn)行迥授穩(wěn)壓動作，令反馳式電路40內(nèi)部的線圈增加儲能，使之升壓，以持續(xù)對負(fù)載70供給穩(wěn)定的電壓源。另，當(dāng)充電系統(tǒng)20的電池21的電壓源不足11V時，則控制器30的單晶片31對反馳式電路40的第二電晶體開關(guān)41送出一個高電壓ON信號，以致令閉合穩(wěn)壓開關(guān)42關(guān)閉，使主電路不再供給負(fù)載70電壓源，而僅持續(xù)供給控制器30的單晶片31，使得控制器30不會有斷電之虞，以確保系統(tǒng)的正常操作。
若是晚上進(jìn)入白天時，則控制器30的單晶片31會對反馳式電路40的第二電晶體開關(guān)41送出一個高電壓ON信號，以致閉合穩(wěn)壓開關(guān)42關(guān)閉，不再供給負(fù)載70的電壓源，且充電系統(tǒng)20將自動啟動，并且停止負(fù)載70的供電。
另外，若判斷非為偵測A/D光耦合器程式中斷，而是A/D電池電壓中斷時，則直接對充電系統(tǒng)20的電池21進(jìn)行電壓值的判斷其中當(dāng)充電系統(tǒng)20的電池21的電壓值小于11V時，則令控制器30的單晶片31對反馳式電路40的第二電晶體開關(guān)41送出一個高電壓ON信號，以致閉合穩(wěn)壓開關(guān)42關(guān)閉，使負(fù)載70的電壓源中斷，以避免系統(tǒng)過度放電。
若充電系統(tǒng)20的電池21的電壓值大于14V時，則令控制器30的單晶片31對充電系統(tǒng)20的充電開關(guān)23送出一個高電壓High信號，以致令充電開關(guān)23導(dǎo)通，使太陽能板10的主線路短路，以致充電系統(tǒng)20的電池21停止充電，以避免系統(tǒng)過度充電。
若充電系統(tǒng)20的電池21的電壓值界于12.7V至14V的間時，則單晶片31會使電池21經(jīng)由第一電晶體開關(guān)25間隔接受High、Low電位去控制充電開關(guān)23間隔導(dǎo)通，自動進(jìn)行脈沖(PULSE)充電。此為保護(hù)過充電的動作，否則電池21的充電方式仍為定電流的充電形態(tài)，此方式可延長電池21的使用壽命。
如圖1～4所示，本實(shí)用新型的充電系統(tǒng)并不需另外增加任何的供電設(shè)備，即可長期提供一定亮度的照明，并可利用控制器30的單晶片31自行作系統(tǒng)狀態(tài)的判斷，而本實(shí)用新型所有的動作皆是由單晶片31控制，有效地降低了電路硬體的復(fù)雜性，更能降低生產(chǎn)的成本，同時，能自行對充電系統(tǒng)20的電池21進(jìn)行有效的充電與保護(hù)動作，倘若在長期陰天或雨天時，仍可保持七天至八天的正常供電，供電時間遠(yuǎn)比一般的充電系統(tǒng)長，深具實(shí)用性。
除此之外，本實(shí)用新型更可提高充電系統(tǒng)20的電池21蓄電量能力，其是以兩階段方式充電；其中第一階段是以定電流方式進(jìn)行充電作業(yè)，本實(shí)用新型充電系統(tǒng)20可接受太陽能板10的所有能量，可在相同的充電時間內(nèi)，較一般浮充方式增加更多充電系統(tǒng)20的電池21充電的電能；第二階段是以脈沖方式進(jìn)行充電作業(yè)；本實(shí)用新型充電系統(tǒng)以脈沖充電方式取代習(xí)知的浮充方式，此充電方式能讓電池21在充電期間有充分的休息時間，以避免充電時電池21過熱而可能造成的損壞，有效地延長了電池21的使用壽命。
當(dāng)然，本實(shí)用新型的光敏電阻22由于串聯(lián)可變電阻24，故可適當(dāng)?shù)恼{(diào)整電阻24的電阻值，而可適當(dāng)?shù)剡_(dá)到充電系統(tǒng)20的光敏電阻22的光度感測靈敏度，以適當(dāng)?shù)貍蓽y白天或晚上。
權(quán)利要求1.一種太陽能脈沖式充電系統(tǒng)，其特征在于，其包括一太陽能板一充電系統(tǒng)，所述充電系統(tǒng)具有一電池，所述電池分別與一光敏電阻及一充電開關(guān)并聯(lián)連接，所述充電系統(tǒng)另具有一第一電晶體開關(guān)，所述充電系統(tǒng)與所述太陽能板連結(jié)，且所述充電系統(tǒng)可擷取并穩(wěn)定所述太陽能板所提供的電力源，并儲存至所述電池中，所述充電系統(tǒng)另連結(jié)一控制器及一反馳式電路，所述控制器經(jīng)由所述第一電晶體開關(guān)及所述充電開關(guān)，對所述充電系統(tǒng)進(jìn)行充電的控制，而所述反馳式電路可提供電源，且每個電源具有各自的參考地電位；所述控制器具有一單晶片及一第一IC，所述單晶片的接腳與所述第一IC的接腳連結(jié)，所述第一IC可將所述充電系統(tǒng)的光敏電阻所感測到的電壓訊號轉(zhuǎn)換成頻率訊號，并將所述頻率訊號回傳到所述單晶片中，令所述單晶片執(zhí)行程式流程；所述反馳式電路具有若干可供所述單晶片控制的第二電晶體開關(guān)及一供所述第二電晶體開關(guān)控制的閉合穩(wěn)壓開關(guān)，所述第二電晶體開關(guān)接受所述單晶片所提供的訊號，控制所述閉合穩(wěn)壓開關(guān)的啟閉，且經(jīng)由所述第二電晶體開關(guān)及所述閉合穩(wěn)壓開關(guān)對所述充電系統(tǒng)進(jìn)行放電控制，而所述反馳式電路另連結(jié)一負(fù)載，且所述反馳式電路可提供多組獨(dú)立電源及獨(dú)立的參考電位；一迥授穩(wěn)壓系統(tǒng)，所述迥授穩(wěn)壓系統(tǒng)具有一第二IC，所述第二IC可偵測所述負(fù)載的電壓，并控制所述反馳式電路將后級的負(fù)載達(dá)到穩(wěn)壓狀態(tài)；一循環(huán)啟動電路，所述循環(huán)啟動電路可利用所述充電系統(tǒng)的光敏電阻所偵測的電壓訊號，經(jīng)過所述第一IC轉(zhuǎn)換成頻率訊號，回送給所述單晶片，使所述單晶片控制所述循環(huán)啟動電路動作，以對所述迥授穩(wěn)壓系統(tǒng)及所述反馳式電路進(jìn)行啟動控制。
2.如權(quán)利要求1所述的太陽能脈沖式充電系統(tǒng)，其特征在于其中，所述光敏電阻另串聯(lián)一可變電阻，以組合成可調(diào)式光偵測開關(guān)。
3.如權(quán)利要求1所述的太陽能脈沖式充電系統(tǒng)，其特征在于其中，所述充電開關(guān)是一場效電晶體。
4.如權(quán)利要求1所述的太陽能脈沖式充電系統(tǒng)，其特征在于其中，所述閉合穩(wěn)壓開關(guān)是一場效電晶體。
5.如權(quán)利要求1所述的太陽能脈沖式充電系統(tǒng)，其特征在于其中，所述負(fù)載是由若干發(fā)光二極體所組成。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種太陽能脈沖式充電系統(tǒng)，其是由一太陽能板、一充電系統(tǒng)、一迴授穩(wěn)壓系統(tǒng)及一循環(huán)啟動電路組成；充電系統(tǒng)與太陽能板連結(jié)，而可儲存太陽能板所提供的電力源，且充電系統(tǒng)另連結(jié)控制器及反馳式電路，使控制器可以對充電系統(tǒng)進(jìn)行充、放電的控制，而反馳式電路可以提供多組電源及獨(dú)立的參考電位，而迥授穩(wěn)壓系統(tǒng)可以控制反馳式電路以達(dá)穩(wěn)壓功能；藉此，利用脈沖的充電方式取代浮充，而能讓充電系統(tǒng)的電池在充電期間有休息的時間，以使電池提高使用壽命。
文檔編號H02J7/00GK2599851SQ02282038
公開日2004年1月14日 申請日期2002年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月18日
發(fā)明者莊佳璋 申請人:莊佳璋