太阳能光伏电源是一种大有 前途的新型能源，其灵活性、永久性清洁性受到社会的普遍认可，中兴GF-20S太阳能光伏电源在农村地区及工程施工场合使用量较大，该电源具有正常充电过充保护、过放保护功能，若与逆变器配合，能够满足无电地区的照明及小型家用电器的正常使用。

0、引言
         中兴GF-20S太阳能光伏电源在农村地区及工程施工场合使用量较大，现就其工作原理及维修过程整理成文，望能从中得到启发。
1、工作原理
          该光伏电源由光伏板、主控板、蓄电池三部分组成。
1.1光伏板


         如图1所示，当P型半导体与N型半导体紧密结合连成一块时，在两者的交界面处就形成P-N结。当太阳光照射到P-N结上后，就会形成新的空穴-电子对，在P-N结两侧形成正负电荷的积累，形成了内建电场。在P-N结内建电场的作用下，空穴由N区向P区运动，电子由P区向N区运动，产生了光电效应，接通回路后就会形成电
流，负载上就会得到功率，这就是太阳能光伏电池产生电流的基本原理。由于单一P-N 结产生的电量十分有限，太阳能电池单片的电压一般为0.4V~0.7V，一般常见的太阳能电池组件是串联36/54/60/72/96片，电压则在18V/27V/30V/36V/48V左右。因此，光伏板通常由多个P-N并联，同时采取串联方式提高输出电压。光伏板输出一般都是12VDC、24VDC、48VDC等几种。12V的光伏板通常受光照后产生的空载电压为13V~18.90V 左右。根据功率有100W、200W、300W、500W、1000W、3000W等，功率越大，光伏板面积越大。
1.2主控板
         主控板电路由光伏电压输入电路、12V电源控制输出电路、9V电源输出电路、充电及指示电路过充保护电路、过放保护电路指示仪 表部分等组成，如图2所示。


(1)光伏电压输入
         光伏板受光照后产生的16V~18.90V左右电动势可由插座输入， -路经VD1后输送到蓄电池正极，为蓄电池充电。另一路送到Q1的D极，作过充保护之用，VD1兼有反接保护之用。
(2)12V电源控制输出
         蓄电池正极接到电源开关，当开关闭合时，12V电压经FUSE、开关后经电流表送到电压表，指示当前电源电压，并输送到三路12V输出插座。
          同时，IC1同相输入端10脚电压高于反向输入端9脚电压，8脚输出高电平，经R19送到同相输入端5脚，5脚电位高于6脚，7脚输出高电平，使Q2导通，负载电流经D极入地，保证负载中有正常电流通过。
(3)9V电源输出电路
          12V电压经LM7809稳压后输出9V电压，输送至9V电源插座。
(4)充电及指示电路
          由充电指示灯、IC1A及外围元件组成。当光伏板输出电压送到插座时，经VD1为电瓶充电，并送到IC1A的4脚，为IC1(LM324 )提供电源。正常充电时，蓄电池端电压为14V左右，经R3、R4分压送到IC1A的2脚，经R1、R2分压送到IC1A的3脚，此时IC1A同相输入端电压高于反向输入端，1脚输出高电位，LED3充电指示灯(绿)发光，正常充电。
(5)过充保护电路
          过充保护电路由ICID及外围元件Q1、LED2等组成。电源电压经R17、RP2、R9分压后为ICID的12脚供电，并经R14.VD2后由2N(1431T )稳压(2.5V)，由R11送给ICID的13脚，作为比较基准，电池电压达到14.4V 时IC1D同相端12脚电压高于反相端13脚电压，此时14脚输出高电位，点亮过充指示灯LED2，同时经R13使Q1导通，将光伏板的电压下拉，避免损坏蓄电池。调节RP2可设置过充保护起控点。当蓄电池电压下降到14V后，解除过充保护，继续充电。
(6）过放保护电路
          过放保护电路由R15、RP1、R10、Q2、IC1C、IC1B等组成。电压经R15、RP1、R16分压后再经R10为Ic1c同相输入端10脚供电，并经R14、vD2后由2N(1431T)稳压(2.5V)，由R22送给Ic1c的9脚，作为比较基准，当电池电压下降到9.8V时Ic1c同相端10脚电压低于反相端9脚电压，此时8脚输出低电平，通过R19使IC1B的5脚电位拉低，此时7脚输出低电平，解除对Q2的控制，D极电位升高，过放指示灯LED1点亮，并切断负载回路的供电，避免损坏蓄电池。
(7)指示仪表部分
           本机指示部分有电压表和电流表，电压表指示当前蓄电池电压，电流表指示负载电流，不能指充电电流。实测参数如表1所示。


1.3蓄电池
          本太阳能光伏电源中大多数使用铅酸电池，维修方便，成本低廉。
2、维修实例
         例1:插上12V专用节能灯不能点亮，带动500w逆变器无220V电压输出，但充电指示灯能点亮。分析维修:首先确认蓄电池电压为12.6V，判断故障可能在12V电源控制输出电路。开机后测电压表正极为12.6V ，指示正常，插上6.5mm捶头，测插头两端电压均为12.6V，看来负载没有接地。转而测LM324的电压:7脚为11.87V，6脚头0.03V，5脚为0.78V ，控制部分基本正常。R20阻值与标称值一致，重点查Q2(PHm240)，该管为N沟道cMOS管，试用10N60代换，工作正常。
        例2:充电正常，过充指示灯能点亮，但充电时间明显缩短。分析维修:充电正常说明光伏板正常，充电及指示电路正常，过充指示灯点亮时用蓄电池电量测试仪试验，容量明显不足，空载电压为12V，正常充足的电池电压应为14V左右。接入电池继续充电，待过充指示灯点亮时调节RP2，使电池电压为14V时刚好点亮，充电四小时后过充指示灯点亮，再用容量测试仪检测，已达100%，使用六小时后电量依然充足。
        例3:充电指示灯能够点亮，但充电半小时后过充指示灯点亮，手摸散热板烫手，带负载工作时电压表指示到5V，不能正常工作。分析维修:以上现象足以说明光伏板良好，过充保护电路起控正常，故障可能与电池不能存电有关，换只12V36A蓄电池试机，过充指示灯不再较快点亮，带负载也能够长时间工作。