一種超級電容充電保護(hù)裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于航空電子【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及到一種超級電容充電保護(hù)裝置，包括電壓均衡電路1和過壓檢測電路2，所述電壓均衡電路1的VIN1與串聯(lián)電容組中高端連接、VIN2與串聯(lián)電容組的中端連接、VSS與串聯(lián)電容組的低端連接，所述過壓檢測電路2由兩個過壓比較電路21構(gòu)成，兩個過壓比較電路21的輸入分別并接在兩個超級電容兩側(cè)，兩個過壓比較電路21的輸出并聯(lián)后輸出。本發(fā)明可以有效的保持充電過程中各超級電容電壓基本一致，且采用開關(guān)電源方式進(jìn)行超級電容間能量的轉(zhuǎn)移，可以有效的提高能量利用效率，降低熱損耗。當(dāng)超級電容單體電壓超出設(shè)定值時，能夠輸出開關(guān)量，可用于關(guān)閉充電電路，避免超級電容過充。
【專利說明】一種超級電容充電保護(hù)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于航空電子【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及到一種超級電容充電保護(hù)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]超級電容作為大容量儲能元件，目前已經(jīng)在風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電行業(yè)廣泛用于能
量儲存。
[0003]由于超級電容單體一般工作電壓較低(2.5V、2.7V等)，因此實際應(yīng)用中會將超級電容單體進(jìn)行串、并聯(lián)的方式擴(kuò)展工作電壓和容量。然而，由于超級電容單體間容量存在差異，導(dǎo)致串聯(lián)方式下充電時，各超級電容單體電壓會出現(xiàn)不一致的情況，最終可能導(dǎo)致個別超級電容出現(xiàn)過電壓損壞的情況。
[0004]目前超級電容過壓的保護(hù)，一般采用分流的方式或能量轉(zhuǎn)移的方式。前者通過旁路超級電容的充電電流，避免超級電容單體電壓進(jìn)一步上升，達(dá)到保護(hù)的目的，但旁路電路能量消耗較大，當(dāng)采用大電流充電時，存在散熱的問題；后者則采用DC/DC、飛渡電容等方式將電壓高的超級電容上的能量/電荷轉(zhuǎn)移到臨近電壓較低的超級電容上，能耗較小，但只用于電容間電壓均衡，無法直接有效的控制超級電容單體電壓不超過額定值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]發(fā)明目的:本發(fā)明的目的是提供一種超級電容充電保護(hù)裝置，采用DC/DC進(jìn)行能量轉(zhuǎn)移的方式來均衡超級電容的電壓，同時引入過壓檢測電路，在大電流充電下，如果DC/DC不足以均衡超級電容電壓使超級電容單體電壓維持在額定電壓之下，則輸出開關(guān)信號關(guān)閉充電電路，避免超級電容單體過壓。
[0006]技術(shù)方案:一種超級電容充電保護(hù)裝置，包括電壓均衡電路I和過壓檢測電路2，所述電壓均衡電路I的VINl與串聯(lián)電容組中高端連接、VIN2與串聯(lián)電容組的中端連接、VSS與串聯(lián)電容組的低端連接，所述過壓檢測電路2由兩個過壓比較電路21構(gòu)成，兩個過壓比較電路21的輸入分別并接在兩個超級電容兩側(cè)，兩個過壓比較電路21的輸出并聯(lián)后輸出。
[0007]所述電壓均衡電路I包括升壓開關(guān)電源12、降壓開關(guān)電源13、電壓比較電路11，所述電壓比較電路11的輸入端VINl和VIN2分別超級電容組的高端和中端連接，輸出端CTRLl和CTRL2分別與升壓開關(guān)電源12的CTRLl以及降壓開關(guān)電源13的CTRL2連接，升壓開關(guān)電源12的VIN2和V0UT2與電壓均衡電路I的VIN2和VINl連接，降壓開關(guān)電源13的VINl和VOUTl與電壓均衡電路I的VINl和VIN2連接，升壓開關(guān)電源12、降壓開關(guān)電源13、電壓比較電路11共同使用電壓均衡電路I的電源公共端VSS。
[0008]所述過壓檢測電路2由兩個完全相同的過壓比較電路21構(gòu)成，每個過壓比較電路21的輸入端V+和V-分別與其中一個超級電容的正端和負(fù)端連接，兩個過壓比較電路21的輸出端OUT并聯(lián)后輸出。
[0009]有益效果:本發(fā)明可以有效的保持充電過程中各超級電容電壓基本一致，且采用開關(guān)電源方式進(jìn)行超級電容間能量的轉(zhuǎn)移，可以有效的提高能量利用效率，降低熱損耗。當(dāng)超級電容單體電壓超出設(shè)定值時，能夠輸出開關(guān)量，可用于關(guān)閉充電電路，避免超級電容過充。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明電路原理框圖；
[0011]圖2為本發(fā)明一實施例中電壓均衡電路原理圖；
[0012]圖3為本發(fā)明一實施例中過壓檢測電路原理圖；
【具體實施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖對發(fā)明的一種實施例做進(jìn)一步詳細(xì)描述，請參閱圖1至圖3。
[0014]一種超級電容充電保護(hù)裝置，包括電壓均衡電路I和過壓檢測電路2，所述電壓均衡電路I的VINl與串聯(lián)電容組中高端連接、VIN2與串聯(lián)電容組的中端連接、VSS與串聯(lián)電容組的低端連接，所述過壓檢測電路2由兩個過壓比較電路21構(gòu)成，兩個過壓比較電路21的輸入分別并接在兩個超級電容兩側(cè)，兩個過壓比較電路21的輸出并聯(lián)后輸出。
[0015]所述電壓均衡電路I包括升壓開關(guān)電源12、降壓開關(guān)電源13、電壓比較電路11，所述電壓比較電路11的輸入端VINl和VIN2分別超級電容組的高端和中端連接，輸出端CTRLl和CTRL2分別與升壓開關(guān)電源12的CTRLl以及降壓開關(guān)電源13的CTRL2連接，升壓開關(guān)電源12的VIN2和V0UT2與電壓均衡電路I的VIN2和VINl連接，降壓開關(guān)電源13的VINl和VOUTl與電壓均衡電路I的VINl和VIN2連接，升壓開關(guān)電源12、降壓開關(guān)電源13、電壓比較電路11共同使用電壓均衡電路I的電源公共端VSS。
[0016]所述過壓檢測電路2由兩個完全相同的過壓比較電路21構(gòu)成，每個過壓比較電路21的輸入端V+和V-分別與其中一個超級電容的正端和負(fù)端連接，兩個過壓比較電路21的輸出端OUT并聯(lián)后輸出。
[0017]上述結(jié)構(gòu)的電壓均衡電路[I]中，電壓比較電路[11]負(fù)責(zé)對兩個串聯(lián)電容的電壓進(jìn)行比較，當(dāng)高端電容電壓高于低端電容電壓時，則輸出使能降壓開關(guān)電源[13]，使高端電容對低端電容充電。反之，當(dāng)高端電容電壓低于低端電容電壓時，則輸出使能升壓開關(guān)電源
[12]，使低端電容對高端電容充電。
[0018]上述結(jié)構(gòu)的過壓檢測電路[2]中，兩個過壓比較電路[21]分別監(jiān)控高端電容和低端電容的電壓，當(dāng)電壓超過設(shè)定值時，輸出開關(guān)量信號，開關(guān)量信號采用線與的方式連接，即任意一個電容過壓，均輸出低電平。
[0019]采用上述結(jié)構(gòu)，可以實現(xiàn)超級電容電壓的均衡，避免超級電容因單體電壓的不一致導(dǎo)致過壓。同時，過壓檢測電路可以在超級電容電壓過高時，輸出開關(guān)量信號，可以用于關(guān)斷充電電路，避免超級電容過壓。
[0020]參閱圖1，本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)包括電壓均衡電路[I]和過壓檢測電路[2]，兩部分電路是相互獨(dú)立的。
[0021]參閱圖2，電壓均衡電路[I]由升壓開關(guān)電源[12]、降壓開關(guān)電源[13]、電壓比較電路[11]組成。
[0022]升壓開關(guān)電源[12]由開關(guān)電源芯片LTC3536及其外圍電路構(gòu)成BOOST型升壓開關(guān)電源，設(shè)計為輸出電壓5.4V (2只超級電容串聯(lián)后的額定工作電壓)，是否啟動工作由SHDN引腳的電平控制，為低關(guān)閉，為高啟用。
[0023]降壓開關(guān)電源[13]由開關(guān)電源芯片LTC3536及其外圍電路構(gòu)成BUCK型降壓開關(guān)電源，設(shè)計為輸出電壓2.7V (I只超級電容的額定工作電壓)，是否啟動工作由SHDN引腳的電平控制，為低關(guān)閉，為高啟用。
[0024]電壓比較電路[11]由雙比較器LM193及其外圍電路構(gòu)成，兩個比較器均對串聯(lián)超級電容電壓進(jìn)行比較，兩個比較器的輸出結(jié)果相反，分別控制升壓開關(guān)電源[12]和降壓開關(guān)電源[13]，以確保任意時刻下升壓開關(guān)電源[12]和降壓開關(guān)電源[13]只有一個工作。
[0025]參閱圖3，過壓檢測電路[2]由內(nèi)置基準(zhǔn)源的比較器LT6700和比較器LM193以及相應(yīng)外圍電路構(gòu)成。當(dāng)超級電容電壓超過設(shè)定值時，電路驅(qū)動NMOS管為導(dǎo)通狀態(tài)，從而可以控制充電電路關(guān)斷充電。
【權(quán)利要求】
1.一種超級電容充電保護(hù)裝置，其特征在于，包括電壓均衡電路[I]和過壓檢測電路[2]，所述電壓均衡電路[I]的VINl與串聯(lián)電容組中高端連接、VIN2與串聯(lián)電容組的中端連接、VSS與串聯(lián)電容組的低端連接，所述過壓檢測電路[2]由兩個過壓比較電路[21]構(gòu)成，兩個過壓比較電路[21]的輸入分別并接在兩個超級電容兩側(cè)，兩個過壓比較電路[21]的輸出并聯(lián)后輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種超級電容充電保護(hù)裝置，其特征在于，所述電壓均衡電路[1]包括升壓開關(guān)電源[12]、降壓開關(guān)電源[13]、電壓比較電路[11]，所述電壓比較電路[11]的輸入端VINl和VIN2分別超級電容組的高端和中端連接，輸出端CTRLl和CTRL2分別與升壓開關(guān)電源[12]的CTRLl以及降壓開關(guān)電源[13]的CTRL2連接，升壓開關(guān)電源[12]的VIN2和V0UT2與電壓均衡電路[I]的VIN2和VINl連接，降壓開關(guān)電源[13]的VINl和VOUTl與電壓均衡電路[I]的VINl和VIN2連接，升壓開關(guān)電源[12]、降壓開關(guān)電源[13]、電壓比較電路[11]共同使用電壓均衡電路[I]的電源公共端VSS。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種超級電容充電保護(hù)裝置，其特征在于，所述過壓檢測電路[2]由兩個完全相同的過壓比較電路[21]構(gòu)成，每個過壓比較電路[21]的輸入端V+和V-分別與其中一個超級電容的正端和負(fù)端連接，兩個過壓比較電路[21]的輸出端OUT并聯(lián)后輸出。
【文檔編號】H02H7/16GK103647314SQ201310629594
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月28日
【發(fā)明者】田軍, 馬寶華, 劉顯豐 申請人:陜西千山航空電子有限責(zé)任公司