[發明專利]太陽能充電控制器的功率開關管的電壓尖峰吸收保護電路

無效

• 申請號: 201010613868.0
• 申請日: 2010-12-30
• 公開（公告）號: CN102097796A
• 公開（公告）日: 2011-06-15
• 發明（設計）人: 韓軍良;徐海波;何思模;宋青華
• 申請（專利權）人: 廣東易事特電源股份有限公司
• 主分類號: H02H9/04
• 分類號: H02H9/04
• 代理公司: 東莞市華南專利商標事務所有限公司 44215
• 代理人: 卞華欣

技術領域

本發明涉及太陽能控制器技術領域，尤其涉及太陽能充電控制器的功率開關管的電壓尖峰吸收保護電路。?

背景技術

太陽能充電控制器用于太陽能電池向蓄電池充電過程的全程控制，采用PWM充電策略，通過控制功率開關管的開通與關斷，來調節太陽能電池的輸出電壓和輸出電流，進而可以實現太陽能電池功率輸出的最大功率點跟蹤（MPPT）。在實際應用中，一般采用低導通內阻的功率MOSFET作為功率開關管。太陽能控制器和太陽能電池以及蓄電池之間一般都通過較長的導線連接，在大電流充電的情況下，由于連接導線存在的分布電感、蓄電池內部等效的分布電感以及線路板上存在的寄生電感，當功率開關管快速導通和關斷時，尤其是在功率開關管快速關斷時，會產生很大的電流變化率，在上述分布電感和寄生電感的共同作用下，會形成很高的電壓尖峰脈沖，增加了功率開關管的電壓應力，極易導致功率開關管被擊穿事故的發生。一旦功率開關管被擊穿，那么充電過程就進入不可控狀態，不僅太陽能電池功率輸出的最大功率點跟蹤無法實現，而且會造成蓄電池的輸入過壓和過充狀態，大大縮短了蓄電池的使用壽命，嚴重情況下還會導致蓄電池過熱爆炸事故的發生。

通過實際測試，在PWM信號的控制和驅動下，當功率開關管關斷時，在控制器的太陽能電池正、負極輸入端會產生正向電壓尖峰，而在控制器的蓄電池正、負極輸入端會產生負向電壓尖峰，從而導致功率開關管的漏極和源極之間正電壓尖峰脈沖。

目前市場上的目前市場上的太陽能充電控制器電路，包括太陽能電池、蓄電池、主控制器、功率開關管，太陽能電池正極與蓄電池正極連接，太陽能電池負極與蓄電池負極連接，功率開關管與太陽能電池、蓄電池構成充電回路，功率開關管的源極與太陽能電池的負極連接，功率開關管的的柵極與主控制器連接；功率開關管的的漏極與蓄電池的負極連接,有的太陽能充電控制器都沒有完善的電壓吸收保護機制，難以徹底消除潛在的安全隱患，而有的太陽能充電控制器僅僅在功率開關管的漏極和源極之間并聯RC吸收電路或者RCD吸收電路，但是，僅靠功率開關管本身的RC吸收電路或者RCD吸收電路是難以有效地保證功率開關管安全可靠地工作，這種情況下，在功率開關管關斷的瞬間，功率開關管的漏極和源極之間還是會產生很高的正電壓尖峰脈沖，附圖1就是這種情況下的實際測試波形。從附圖1可以看出，在功率開關管關斷的瞬間，功率開關管的漏極和源極之間產生的正電壓尖峰脈沖的峰峰值可以達到太陽能電池輸出電壓的3倍多，在這種情況下功率開關管被擊穿的概率是非常大的。尤其是當太陽能電池輸出電壓很高以及充電電流很大時，就大大地加大了功率開關管被擊穿的風險。???

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足而提供一種太陽能充電控制器的功率開關管的電壓尖峰吸收保護電路，其降低了太陽能充電控制器的功率開關管的電壓應力，防止功率開關管被擊穿，同時也減小了功率開關管的功率損耗，功率開關管工作更安全。

本發明的目的通過以下技術措施實現：

太陽能充電控制器的功率開關管的電壓尖峰吸收保護電路，包括主吸收保護電路、第二吸收保護電路，太陽能充電控制器采用共正極電路拓撲結構，太陽能電池的正極輸入端和蓄電池的正極輸入端連接，主吸收保護電路一端與太陽能電池的正極輸入端連接，主吸收保護電路另一端與太陽能電池的負極輸入端連接，第二吸收保護電路一端與蓄電池的正極輸入端連接，第二吸收保護電路另一端與蓄電池的負極輸入端連接。

主吸收保護電路包括電容C1、電阻R1、二極管D1；C1負極輸入端與太陽能電池的負極輸入端連接，C1的正極輸入端與D1的負極輸入端、R1的一端連接；D1的正極輸入端、R1的另一端與太陽能電池的正極輸入端連接。

第二吸收保護電路包括電容C2、電阻R2、二極管D2；C2負極輸入端與蓄電池的負極輸入端連接，C2的正極輸入端與D2的正極輸入端、R2的一端連接；D2的負極輸入端、R2的另一端與蓄電池的正極輸入端連接。

太陽能充電控制器的功率開關管的電壓尖峰吸收保護電路還包括功率管Q2、電流檢測電路，Q2的漏極與功率開關管Q1的漏極連接，Q2的源極與電流檢測電路的一端連接，電流檢測電路的另一端與蓄電池的負極連接。

太陽能充電控制器的功率開關管的電壓尖峰吸收保護電路還包括第一個RCD吸收電路和第二個RCD吸收電路，第一個RCD吸收電路一端與功率開關管Q1的漏極連接，第一個RCD吸收電路另一端與功率開關管Q1的源極連接，第二個RCD吸收電路一端Q2的漏極連接，第二個RCD吸收電路的另一端與Q2的源極連接。