一種太陽能電壓電流轉換裝置的制作方法

本發明涉及一種太陽能電壓電流轉換裝置，尤其是涉及一種多電壓和多電流高效混合輸出的轉換裝置。

背景技術：

隨著太陽能板的應用越來越廣泛，人們對太陽能板的使用要求會隨之提高，這時，太陽能板的利用率將是比較熱門的話題，充電器可利用搭配太陽能板向負載充電，既節能又環保，現有技術中，沒有同時能夠實現電壓的轉換和電流的轉換的裝置，且傳統中電壓轉換器或電流轉換器的轉換效率也較低。

技術實現要素：

為解決上述技術問題，本發明的目的是提供一種太陽能電壓電流轉換裝置。

本發明采用的技術方案是：一種太陽能電壓電流轉換裝置，連接于太陽能板與負載之間，包括：

輸入端口，輸入端口連接太陽能板；

多級電壓電流轉換模塊，多級電壓電流轉換模塊輸入端連接輸入端口，用于將太陽能板輸出的電壓和電流轉換成多級直流電壓和電流向負載輸出；

電壓電流轉換開關，電壓電流轉換開關連接多級電壓電流轉換模塊以用于調節多級電壓電流轉換模塊中直流電壓和電流的多級輸出；以及

輸出端口，輸出端口連接電壓電流轉換模塊的輸出端以用于向負載充電。

本技術方案中，多級電壓電流轉換模塊包括：

多級電壓處理模塊，多級電壓處理模塊的輸入端通過輸入端口連接太陽能板，用于將太陽能板輸出的電壓轉換成多級直流電壓向負載輸出；

多級電流處理模塊，多級電流處理模塊輸入端通過輸入端口連接太陽能板，用于將太陽能板輸出的電流轉換成多級電流向負載輸出；以及

二極管d5，二極管d5的正極連接多級電流處理模塊的輸出端，二極管d5的負極連接多級電壓處理模塊的輸出端，以用于同時向負載輸出直流電壓和電流。

本技術方案中，電壓電流轉換開關包括：

電壓轉換開關sw1，電壓轉換開關sw1連接多級電壓處理模塊以用于調節多級電壓處理模塊中直流電壓的多級輸出；以及

電流轉換開關sw2，所述電流轉換開關sw2連接多級電流處理模塊以用于調節多級電流處理模塊中電流的多級輸出。

本技術方案中，多級電壓處理模塊包括：

電壓轉換芯片u1，電壓轉換芯片u1輸入端通過輸入端口連接太陽能板以用于將太陽能板輸出的電壓轉換成多級直流電壓；

輸入電容ec1，輸入電容ec1并聯在電壓轉換芯片u1的輸入端以用于向電壓轉換芯片u1提供穩定的電壓；

第一可調輸出電阻，所述第一可調輸出電阻連接電壓轉換芯片u1的輸出端以用于轉換成相應的輸出直流電壓。

本技術方案中，電壓轉換芯片u1輸入端還并聯有一去耦電容c1以用于濾除高頻噪聲，減少其他電子元件受高頻噪聲的影響。

本技術方案中，電壓轉換芯片u1輸出端還并聯有用于保護電壓轉換芯片u1不被感應電動勢擊穿或燒壞的續流二極管d4。

本技術方案中，電壓轉換芯片u1輸出端還并聯有一用于濾除紋波電壓的電容c3。

本技術方案中，多級電流處理模塊包括導通電阻r5、mos管sc1、第二可調輸出電阻以及運算放大電路，mos管sc1柵極輸入端通過導通電阻r5通過輸入端口連接太陽能板以通過導通電阻r5觸發mos管sc1的導通，mos管sc1漏極輸出端通過第二可調輸出電阻連接運算放大電路的輸入端以用于向運算放大電路輸入待放大電流，運算放大電路輸出端通過二極管d5連接多級電壓處理模塊的輸出端。

本技術方案中，還包括usb輸出模塊，usb輸出模塊包括：整流二極管d1、電壓處理芯片u3、第三可調輸出電阻、usb過流保護模塊以及usb輸出接口，整流二極管d1設置在電壓處理芯片u3輸入端與輸入端口之間以用于將太陽能板輸入的交流電信號轉化成直流電信號，電壓處理芯片u3輸出端連接第三可調輸出電阻以輸出數值可調的直流電壓，usb過流保護模塊設置在第三可調輸出電阻與usb輸出接口之間以用于防止過載或短路狀況時電流過大對usb輸出接口上連接的負載造成損壞。

本發明的有益效果：本設計提供一種太陽能電壓電流轉換裝置，利用太陽能板輸入的電壓電流通過多級電壓電流轉換模塊向負載同時輸出多級直流電壓和電流，既節能又環保，同時提高了太陽能板的利用率，本設計生產成本低，功能實用，適合推廣使用。

附圖說明

下面結合附圖對本發明的具體實施方式做進一步的說明。

圖1是本發明一種太陽能電壓電流轉換裝置的第一外觀立體圖；

圖2是本發明一種太陽能電壓電流轉換裝置的第二外觀立體圖；

圖3是本發明一種太陽能電壓電流轉換裝置的電路原理圖；

圖4是本發明一種太陽能電壓電流轉換裝置電壓處理模塊的電路原理圖；

圖5是本發明一種太陽能電壓電流轉換裝置電流處理模塊的電路原理圖；

圖6是本發明一種太陽能電壓電流轉換裝置usb輸出模塊的電路原理圖。

具體實施方式

如圖1-圖6所示，一種太陽能電壓電流轉換裝置，連接于太陽能板與負載之間，包括輸入端口1、多級電壓電流轉換模塊、電壓電流轉換開關以及輸出端口2，該輸入端口1連接太陽能板，多級電壓電流轉換模塊輸入端連接輸入端口1，用于將太陽能板輸出的電壓和電流轉換成多級直流電壓和電流向負載輸出，電壓電流轉換開關連接多級電壓電流轉換模塊以用于調節多級電壓電流轉換模塊中直流電壓和電流的多級輸出，輸出端口2連接電壓電流轉換模塊的輸出端以用于向負載充電。

其中，多級電壓電流轉換模塊包括多級電壓處理模塊3、多級電流處理模塊4以及二極管d5，該多級電壓處理模塊3的輸入端通過輸入端口1連接太陽能板，用于將太陽能板輸出的電壓轉換成多級直流電壓向負載輸出；多級電流處理模塊4輸入端通過輸入端口1連接太陽能板，用于將太陽能板輸出的電流轉換成多級電流向負載輸出；二極管d5的正極連接多級電流處理模塊4的輸出端，二極管d5的負極連接多級電壓處理模塊3的輸出端，以用于同時向負載輸出直流電壓和電流。

電壓電流轉換開關包括：電壓轉換開關sw1和電流轉換開關sw2，電壓轉換開關sw1連接多級電壓處理模塊3以用于調節多級電壓處理模塊3中直流電壓的多級輸出；電流轉換開關sw2連接多級電流處理模塊4以用于調節多級電流處理模塊4中電流的多級輸出。

多級電壓處理模塊3包括電壓轉換芯片u1、輸入電容ec1以及第一可調輸出電阻，輸入電容ec1并聯在電壓轉換芯片u1的輸入端以用于向電壓轉換芯片u1提供穩定的電壓，電壓轉換芯片u1輸入端通過輸入端口1連接太陽能板以用于將太陽能板輸出的電壓轉換成多級直流電壓，第一可調輸出電阻連接電壓轉換芯片u1的輸出端以用于轉換成相應的輸出直流電壓。

第一可調輸出電阻包括電阻r11和電阻r4，電阻r11與電阻r4并聯，本實施例中，電壓轉換芯片11可采用xl4016芯片，xl4016芯片輸入端引腳vin連接輸入電容ec1，輸出端引腳sw連接電阻r4，反饋端引腳fb連接電阻r11，輸出的直流電壓值v1=1.25*（1+r4/r11），通過改變r4或r11的阻值即可改變v1值，在本實施例中，電阻r4的阻值設置為30kω,第一可調輸出電阻還包括與電阻r11并聯的電阻r12和電阻r13，電阻r11的阻值設置為2.2kω，電阻r12的阻值設置為4.7kω，電阻r13的阻值設置為7.5kω，通過分別與電阻r11、電阻r12和電阻r13串聯的電壓轉換開關sw1來選擇輸出18v、9v或者6v的直流輸出電壓。

優選地，電壓轉換芯片u1輸入端還并聯有一去耦電容c1以用于濾除高頻噪聲，減少其他電子元件受高頻噪聲的影響。

優選地，電壓轉換芯片u1輸出端還并聯有用于保護電壓轉換芯片u1不被感應電動勢擊穿或燒壞的續流二極管d4，該續流二極管d4可采用肖特基二極管，型號為mbr1545。

優選地，電壓轉換芯片u1輸出端還并聯有一用于濾除紋波電壓的電容c3，該電容c3可選用電解電容或陶瓷電容。

多級電流處理模塊4包括導通電阻r5、mos管sc1、第二可調輸出電阻以及運算放大電路41，mos管sc1柵極輸入端通過導通電阻r5通過輸入端口1連接太陽能板以通過導通電阻r5觸發mos管sc1的導通，mos管sc1漏極輸出端通過第二可調輸出電阻連接運算放大電路41的輸入端以用于向運算放大電路41輸入待放大電流，運算放大電路22輸出端通過二極管d5連接多級電壓處理模塊3的輸出端，上述xl4016芯片反饋端引腳fb的反饋電壓是1.25v，依次作用于二極管d5、運算放大電路41、第二可調輸出電阻以及mos管sc1，經測量得二極管d5的壓降是0.7v，因此通過運算放大電路41輸入端的電壓是0.55v，在運算放大電路41中，電阻r15與電阻r16一端并聯于運算放大器u2的負向輸入端，電阻r15另一端連接運算放大器u2的輸出端，電阻r16另一端接地，電阻r15與電阻r16的阻值比值為1.5，即通過運算放大器u2的電壓會放大1.5倍，因此，作用在第二可調輸出電阻和mos管sc1上的電壓為0.37v，經測量得mos管sc1上的壓降為0.2v，若想得到1a的直流輸出電流，第二可調輸出電阻的阻值設置為0.17ω即可，本實施例中，第二可調輸出電阻設置為相互并聯的電阻r1、電阻r2和電阻r3，電阻r1的阻值是0.17ω，電阻r2的阻值是0.05ω，電阻r3的阻值是0.03ω，通過分別與電阻r1、電阻r2和電阻r3串聯的電流轉換開關sw2來選擇輸出1a、3a或者5a的輸出電流。本實施例中，運算放大器u2的型號是lmv358，二極管的型號為in4148，mos管21的型號為si4812。

本發明還包括usb輸出模塊4，usb輸出模塊4包括：整流二極管d1、電壓處理芯片u3、第三可調輸出電阻、usb過流保護模塊41以及usb輸出接口42，整流二極管d1設置在電壓處理芯片u3輸入端與輸入端口1之間以用于將太陽能板輸入的交流電信號轉化成直流電信號，電壓處理芯片u3輸出端連接第三可調輸出電阻以輸出數值可調的直流電壓，usb過流保護模塊42設置在第三可調輸出電阻與usb輸出接口43之間以用于防止過載或短路狀況時電流過大對usb輸出接口43上連接的負載造成損壞。本設計中，電壓處理芯片u3的型號設置為sy8120b芯片，該sy8120b芯片的輸入端in通過整流二極管d1連接太陽能板，y8120b芯片的輸出端bs與第三可調輸出電阻并聯，第三可調輸出電阻設置為相互并聯的電阻r17和r18，本實施例中，電阻r17與電阻r18的阻值比r17/r18設置為7.47，其中電阻r17連接usb過流保護模塊42并向usb過流保護模塊42輸出直流電壓v2=0.6*（1+r17/r18）=5v,usb過流保護模塊42可采用sy6280芯片。

以上所述僅為本發明的優先實施方式，本發明并不限定于上述實施方式，只要以基本相同手段實現本發明目的的技術方案都屬于本發明的保護范圍之內。