可快速充電的超級(jí)電容與常規(guī)電池組合式電源的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型提供一種可快速充電的超級(jí)電容與常規(guī)電池組合式電源。本實(shí)用新型所將超級(jí)電容和常規(guī)電池進(jìn)行組合，超級(jí)電容作為電能的緩沖部分，在很短時(shí)間內(nèi)完成電能的存儲(chǔ)，在撤去常規(guī)充電器后，通過(guò)可升降壓的cuk變換器緩慢地對(duì)常規(guī)電池充電，同時(shí)對(duì)手機(jī)供電。其中，使用控制部分對(duì)cuk變換器的開(kāi)關(guān)管進(jìn)行PI控制。其中，cuk變換器可由其它升降壓DC-DC變換器替代。通過(guò)超級(jí)電容和常規(guī)電池構(gòu)成組合式電源，實(shí)現(xiàn)快速充電，而絲毫不影響對(duì)手機(jī)的供電，極大地節(jié)省了手機(jī)的電池充電時(shí)間，極大地方便了手機(jī)的使用。本實(shí)用新型所公布的組合式電源不僅適用于手機(jī)的供電，還適用于其它任何便攜式電子或電氣設(shè)備供電。
【專(zhuān)利說(shuō)明】可快速充電的超級(jí)電容與常規(guī)電池組合式電源
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實(shí)用新型涉及可快速充電電源領(lǐng)域，具體涉及一種可快速充電的超級(jí)電容與常規(guī)電池組合式電源。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，各種便攜式電子或電氣設(shè)備得到廣泛使用，電源作為它們電能的主要來(lái)源，充電時(shí)間的長(zhǎng)短直接決定了設(shè)備的方便程度。便攜式設(shè)備使用的電源都是由常規(guī)電池組成的傳統(tǒng)電源，由于常規(guī)電池本身的特性和出于安全的考慮，傳統(tǒng)電源的充電電流較小，充電時(shí)間很長(zhǎng)。為了縮短傳統(tǒng)電源的充電時(shí)間，現(xiàn)有技術(shù)主要是采用大電流的充電器，但由于傳統(tǒng)電源本身特性的限制，充電器的充電電流難以做大，便攜式設(shè)備充電時(shí)間可達(dá)8至10小時(shí)，這給便攜式設(shè)備的用戶帶來(lái)了極大的不方便。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種可快速充電的超級(jí)電容與常規(guī)電池組合式電源。
[0004]本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:一種可快速充電的超級(jí)電容與常規(guī)電池組合式電源，其將超級(jí)電容和常規(guī)電池進(jìn)行組合，超級(jí)電容作為電能的緩沖部分，在很短時(shí)間內(nèi)通過(guò)常規(guī)充電器完成電能的存儲(chǔ)，在撤去常規(guī)充電器后，通過(guò)可升降壓的cuk變換器緩慢地對(duì)常規(guī)電池充電，同時(shí)對(duì)手機(jī)負(fù)載供電。其中，使用控制部分對(duì)CUk變換器的開(kāi)關(guān)管進(jìn)行PI控制。
[0005]組合式電源由超級(jí)電容、常規(guī)電池、第一發(fā)光二極管LED1、第二發(fā)光二極管LED2、第一電感L1、第二電感L2、開(kāi)關(guān)管、二極管、第一電容C2、第二電容C3組成。其中，常規(guī)充電器(10)的正極與第一發(fā)光二極管LEDl陽(yáng)極、第二發(fā)光二極管LED2的陰極以及第一電感LI的一端相連接；超級(jí)電容的正極與第一發(fā)光二極管LEDl的陰極、第二發(fā)光二極管LED2的陽(yáng)極相連，第一電感LI的另一端與開(kāi)關(guān)管的漏極和第一電容的正極相連，第一電容的負(fù)極與二極管的陽(yáng)極和第二電感L2的一端相連，第二電感L2的另一端與第二電容的正極、常規(guī)電池的正極和手機(jī)負(fù)載的一端相連，手機(jī)負(fù)載的另一端與常規(guī)充電器的負(fù)極、超級(jí)電容的負(fù)極的源極、二極管的陰極、第二電容的負(fù)極和常規(guī)電池的負(fù)極相連。
[0006]當(dāng)接上常規(guī)充電器時(shí)，第一發(fā)光二極管LEDl導(dǎo)通并發(fā)光，常規(guī)充電器給超級(jí)電容充電，同時(shí)常規(guī)充電器通過(guò)cuk變換器給常規(guī)電池充電和給負(fù)載供電，很短一段時(shí)間后超級(jí)電容充滿電，第一發(fā)光二極管LEDl截止并熄滅，此時(shí)撤去常規(guī)充電器；當(dāng)撤去常規(guī)充電器后，第二發(fā)光二極管LED2導(dǎo)通并發(fā)光，超級(jí)電容通過(guò)cuk變換器給常規(guī)電池充電和給手機(jī)負(fù)載供電，直到超級(jí)電容的電壓低于給定電壓。
[0007]控制部分由電壓采樣電路1、電壓采樣電路2、加法器、PI調(diào)節(jié)器、PWM發(fā)生器、比較器、與門(mén)和驅(qū)動(dòng)器組成。電壓采樣電路2采樣常規(guī)電池的電壓Vb,與參考電壓Fref2共同通過(guò)加法器，然后通過(guò)PI調(diào)節(jié)器和PWM發(fā)生器產(chǎn)生PWM信號(hào)，電壓采樣電路I采樣超級(jí)電容的電壓匕，與給定電壓匕^共同通過(guò)比較器，輸出信號(hào)和所產(chǎn)生的PWM信號(hào)共同通過(guò)與門(mén)，再經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)cuk變換器的開(kāi)關(guān)管。
[0008]本實(shí)用新型具有的優(yōu)勢(shì)為:利用超級(jí)電容可快速完成充電的特性，將其作為組合式電源的電能緩沖部分，實(shí)現(xiàn)組合式電源的快速充電，而絲毫不影響對(duì)手機(jī)負(fù)載的供電，極大地節(jié)省了手機(jī)用戶的電池充電時(shí)間，極大地方便了手機(jī)用戶的使用。與傳統(tǒng)電源相比，本實(shí)用新型可極大地縮短充電時(shí)間，實(shí)現(xiàn)真正意義上的快速充電；與縮短充電時(shí)間的現(xiàn)有技術(shù)相比，無(wú)需更換充電器，只需常規(guī)充電器便可，極大地方便了用戶的使用。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1是本實(shí)用新型的一種可快速充電的超級(jí)電容與常規(guī)電池組合式電源結(jié)構(gòu)圖；
[0010]圖2是圖1所示的一種可快速充電的超級(jí)電容與常規(guī)電池組合式電源接上常規(guī)充電器的工作過(guò)程圖；
[0011]圖3a和圖3b是圖1所示的一種可快速充電的超級(jí)電容與常規(guī)電池組合式電源撤去常規(guī)充電器的工作過(guò)程圖；
[0012]圖4是圖1所示的一種可快速充電的超級(jí)電容與常規(guī)電池組合式電源的控制部分。
【具體實(shí)施方式】
[0013]為進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型的內(nèi)容和特點(diǎn)，以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方案進(jìn)行具體說(shuō)明。但本實(shí)用新型的實(shí)施不限于此。
[0014]參考圖1，本實(shí)用新型的一種可快速充電的超級(jí)電容與常規(guī)電池組合式電源由超級(jí)電容Cl、常規(guī)電池E1、第一發(fā)光二極管LED1、第二發(fā)光二極管LED2、第一電感L1、第二電感L2、開(kāi)關(guān)管Q1、二極管D1、第一電容C2、第二電容C3組成。其中，常規(guī)充電器(10)的正極與第一發(fā)光二極管LEDl陽(yáng)極、第二發(fā)光二極管LED2的陰極以及第一電感LI的一端相連接；超級(jí)電容Cl的正極與第一發(fā)光二極管LEDl的陰極、第二發(fā)光二極管LED2的陽(yáng)極相連，第一電感LI的另一端與開(kāi)關(guān)管Ql的漏極和第一電容C2的正極相連，第一電容C2的負(fù)極與二極管Dl的陽(yáng)極和第二電感L2的一端相連，第二電感L2的另一端與第二電容C3的正極、常規(guī)電池El的正極和手機(jī)12 —端相連，手機(jī)12的另一端同時(shí)與常規(guī)充電器10的負(fù)極、超級(jí)電容Cl的負(fù)極、開(kāi)關(guān)管Ql的源極、二極管Dl的陰極、第二電容C3的負(fù)極和常規(guī)電池El的負(fù)極相連。將超級(jí)電容Cl和常規(guī)電池El進(jìn)行組合，超級(jí)電容Cl作為電能的緩沖部分，在很短時(shí)間內(nèi)通過(guò)常規(guī)充電器10完成電能的存儲(chǔ)，在撤去常規(guī)充電器10后，通過(guò)可升降壓的cuk變換器緩慢地對(duì)常規(guī)電池El充電，同時(shí)對(duì)手機(jī)12供電。
[0015]其中，使用控制部分對(duì)cuk變換器的開(kāi)關(guān)管Ql進(jìn)行PI控制。
[0016]下面以圖1為主的電路結(jié)構(gòu)，結(jié)合圖2~圖3a和圖3b敘述本實(shí)用新型的具體工作原理。
[0017]如圖2所示，當(dāng)接上常規(guī)充電器時(shí)，第一發(fā)光二極管LEDl導(dǎo)通并發(fā)光，常規(guī)充電器10經(jīng)第一發(fā)光二極管LEDl給超級(jí)電容Cl充電，同時(shí)常規(guī)充電器10通過(guò)cuk變換器15給常規(guī)電池El充電和給手機(jī)12供電。很短一段時(shí)間后，超級(jí)電容Cl充滿電，第一發(fā)光二極管LEDl截止并熄滅，此時(shí)可撤去常規(guī)充電器10。[0018]如圖3a所示，撤去常規(guī)充電器10后，第二發(fā)光二極管LED2導(dǎo)通并發(fā)光，超級(jí)電容Cl通過(guò)第二發(fā)光二極管LED2和CUk變換器15給常規(guī)電池El充電，同時(shí)給手機(jī)12供電。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后超級(jí)電容Cl儲(chǔ)存的電壓低于給定值Krei7時(shí)，超級(jí)電容Cl停止放電，第二發(fā)光二極管LED2截止并熄滅，常規(guī)電池El給手機(jī)12供電，如圖3b所示。
[0019]控制部分如圖4所示，控制部分由電壓采樣電路1、電壓采樣電路2、加法器、PI調(diào)節(jié)器、PWM發(fā)生器、比較器、與門(mén)和驅(qū)動(dòng)器組成。電壓采樣電路2采樣常規(guī)電池的電壓匕，與參考電壓共同通過(guò)加法器，然后通過(guò)PI調(diào)節(jié)器和PWM發(fā)生器產(chǎn)生PWM信號(hào)，電壓采樣電路I采樣超級(jí)電容的電壓匕，與給定電壓Krei7共同通過(guò)比較器，輸出信號(hào)和所產(chǎn)生的PWM信號(hào)共同通過(guò)與門(mén)，再經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)cuk變換器的開(kāi)關(guān)管。其中，當(dāng)Vr〉Vrefl時(shí)，比較器輸出高電平，當(dāng)VcKVren時(shí)，比較器輸出低電平?？刂撇糠滞ㄟ^(guò)PI調(diào)節(jié)穩(wěn)定常規(guī)電池兩端的充電電壓。
【權(quán)利要求】
1.一種可快速充電的超級(jí)電容與常規(guī)電池組合式電源，其特征在于:組合式電源(11)將超級(jí)電容Cl和常規(guī)電池El進(jìn)行組合，超級(jí)電容Cl作為電能的緩沖部分，在很短時(shí)間內(nèi)通過(guò)常規(guī)充電器(10)完成電能的存儲(chǔ)，在撤去常規(guī)充電器(10)后，通過(guò)可升降壓的CUk變換器(15)緩慢地對(duì)常規(guī)電池El充電，同時(shí)對(duì)手機(jī)(12)供電；其中，使用控制部分對(duì)cuk變換器(15)的開(kāi)關(guān)管進(jìn)行PI控制； 組合式電源(11)由超級(jí)電容Cl、常規(guī)電池E1、第一發(fā)光二極管LED1、第二發(fā)光二極管LED2、第一電感L1、第二電感L2、開(kāi)關(guān)管Q1、二極管D1、第一電容C2、第二電容C3組成，其中，常規(guī)充電器(10)的正極與第一發(fā)光二極管LEDl陽(yáng)極、第二發(fā)光二極管LED2的陰極以及第一電感LI的一端相連接；超級(jí)電容Cl的正極與第一發(fā)光二極管LEDl的陰極、第二發(fā)光二極管LED2的陽(yáng)極相連，第一電感LI的另一端與開(kāi)關(guān)管Ql的漏極和第一電容C2的正極相連，第一電容C2的負(fù)極與二極管Dl的陽(yáng)極和第二電感L2的一端相連,第二電感L2的另一端與第二電容C3的正極、常規(guī)電池El的正極和手機(jī)(12)的一端相連，手機(jī)(12)的另一端與常規(guī)充電器(10)的負(fù)極、超級(jí)電容Cl的負(fù)極、開(kāi)關(guān)管Ql的源極、二極管Dl的陰極、第二電容C3的負(fù)極和常規(guī)電池El的負(fù)極相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可快速充電的超級(jí)電容與常規(guī)電池組合式電源，其特征在于:當(dāng)接上常規(guī)充電器(10)時(shí)，第一發(fā)光二極管LEDl導(dǎo)通并發(fā)光，常規(guī)充電器(10)給超級(jí)電容Cl充電，常規(guī)充電器(10)通過(guò)cuk變換器(15)給常規(guī)電池El充電和給手機(jī)(12)供電，很短一段時(shí)間后超級(jí)電容Cl充滿電，第一發(fā)光二極管LEDl截止并熄滅，此時(shí)撤去常規(guī)充電器(10);當(dāng)撤去常規(guī)充電器(10)后，第二發(fā)光二極管LED2導(dǎo)通并發(fā)光，超級(jí)電容Cl通過(guò)cuk變換器(15)給常規(guī)電池El充電和給手機(jī)(12)供電，直到超級(jí)電容Cl的電壓低于給定電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可快速充電的超級(jí)電容與常規(guī)電池組合式電源，其特征在于:控制部分由電壓采樣 電路1、電壓采樣電路2、加法器、PI調(diào)節(jié)器、PWM發(fā)生器、比較器、與門(mén)和驅(qū)動(dòng)器組成，電壓采樣電路2采樣常規(guī)電池El的電壓Vg,與參考電壓匕…共同通過(guò)加法器，然后通過(guò)PI調(diào)節(jié)器和PWM發(fā)生器產(chǎn)生PWM信號(hào)，電壓采樣電路I采樣超級(jí)電容的電壓匕，與給定電壓匕^共同通過(guò)比較器，輸出信號(hào)和所產(chǎn)生的PWM信號(hào)共同通過(guò)與門(mén)，再經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)cuk變換器(15)的開(kāi)關(guān)管Q1。
【文檔編號(hào)】H02J7/32GK203826996SQ201320810760
【公開(kāi)日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2013年12月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月11日
【發(fā)明者】黃子田, 張波 申請(qǐng)人:東莞市石龍富華電子有限公司