一种超级电容高集成度微型后备电源模块制造技术

本发明专利技术公开了一种超级电容高集成度微型后备电源，包括一个一端开口壳体，由若干超级电容串联构成的超级电容模组，通过超级电容模组输入端和输出端引脚连接并安装在超级电容模组上的两块PCB板，超级电容模组和PCB板均安装在壳体内，在PCB板与壳体内的一侧设置注胶通道，引脚的一部分位于壳体外，所述PCB板上安装充电管理电路、放电管理电路和不间断控制电路。本发明专利技术一方面可以保证超级电容及相关电路的独立性；另一方面，有利于提升超级电容充放电管理电路的性能，避免不恰当的管理电路设计带来的负面影响。

【技术实现步骤摘要】
一种超级电容高集成度微型后备电源模块
本专利技术涉及一种后备电源模块，尤其涉及一种超级电容高集成度微型后备电源模块。
技术介绍
当前，越来越多的超级电容器应用于小功率短时后备电源，例如电力用Ⅰ/Ⅱ型集中器、故障指示器、汽车行车记录仪、北斗导航控制器等等。然而，在实际使用过程中，很多隐性的问题逐渐凸现，例如超级电容周边PCB腐蚀、超级电容鼓底或提前失效等等，这些问题给超级电容的应用带来不小的困扰。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种超级电容高集成度微型后备电源，一方面可以保证超级电容及相关电路的独立性；另一方面，有利于提升超级电容充放电管理电路的性能，避免不恰当的管理电路设计带来的负面影响。为达到上述目的，本专利技术所采用的技术手段是：一种超级电容高集成度微型后备电源，包括一个一端开口壳体，由若干超级电容串联构成的超级电容模组，通过超级电容模组输入端和输出端引脚连接并安装在超级电容模组上的两块PCB板，超级电容模组和PCB板均安装在壳体内，在PCB板与壳体内的一侧设置注胶通道，引脚的一部分位于壳体外，所述PCB板上安装充电管理电路、放电管理电路和不间断控制电路。进一步的，所述壳体内腔和外壁的形状与超级电容模组的形状相同，PCB板除去注胶通道外的形状与超级电容模组的形状相同。进一步的，所述充电管理电路由两级降压电路构成，输入端Vin连接二级管D1正极，二级管D1负极连接电阻R1，电阻R1连接电容C1的正极和稳压管U1的输入脚，稳压管U1的输出脚连接电容C2的正极和稳压管U2的输入脚，稳压管U2的输出脚连接电容C3的正极和二极管D2的正极，电容C1、C2、C3的负极接地，二级管D2的负极连接电阻R2，电阻R2的另一端连接超级电容模组的正引脚和放电管理电路的输入端，超级电容模组的负引脚接地。更进一步的，所述放电管理电路由升降压模块和掉电检测模块构成，所述升降压模块U3的输入脚连接超级电容模组的正极，输出脚连接电容C4的正极和输出端Vout，掉电检测模块U4的连接控制端子CTRL和升降压模块U3的EN脚，掉电检测模块U4的Vsense脚接输入端Vin。更进一步的，所述不间断控制电路由二级管D1和二极管D3构成，二级管D1连接在充电管理电路的输入端，二级管D3的负极连接输出端Vout，二极管D3的正极连接二级管D1的正极和放电管理电路的Vsense脚。本专利技术的有益效果是：结构整体轮廓与超级电容本体紧密结合匹配，充分压缩超级电容后备电源模块整体体积，且不显著改变原有电容的封装外形；PCB板集成简易，方便安装；预留必要的胶液通道，既可以保证灌胶的质量，也可以保证灌胶的效率；可实现简单快速安装，适应批量化生产；将超级电容模组及其充放电管理电路合二为一，具有较高的集成度，免去终端用户设计充放电管理电路的困扰，让终端用户产品设计更加简单、高效；预留CTRL外部控制端子，终端用户可以通过CTRL信号编程，实现所需的特定电压输出时序；两级降压电路，可适应宽范围输入电压；采用灌胶密封处理，防水、防潮、防腐蚀，防护等级较高，可适用于各类一般恶劣环境，同时，采用二次灌胶密封处理可以有效避免“漏液”问题的发生。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的阐述。图1为本专利技术结构示意图；图2为本专利技术电路示意图。图中：1、壳体，2、超级电容模组，3、引脚，4、PCB板，5、注胶通道。具体实施方式如图1所示，一种超级电容高集成度微型后备电源，包括一个一端开口壳体1，由若干超级电容串联构成的超级电容模组2，通过超级电容模组2输入端和输出端引脚3连接并安装在超级电容模组上的两块PCB板4，超级电容模组2和PCB板4均安装在壳体1内，在PCB板4与壳体1内的一侧设置注胶通道5，引脚3的一部分位于壳体1外，所述PCB板4上安装充电管理电路、放电管理电路和不间断控制电路。所述壳体1内腔和外壁的形状与超级电容模组2的形状相同，PCB板4除去注胶通道5外的形状与超级电容模组2的形状相同。相比较而言，超级电容器的储能密度低于常用锂电池或铅酸电池。正是基于此，在很多微小功率短时后备电源的场合，例如几秒到几十秒之内后备供电时间，超级电容器是诸多储能器件中较为理想的一种选择。这主要体现在如下几个方面：首先，超级电容器充放电管理比较简单。铅酸蓄电池、镍氢电池、锂电池等等电池，均需要严格的充放电管理电路，同时，充放电管理电路也较为复杂，充放电过程中，电压、电流需按照电池特性进行分阶段控制，还要对电池工作温度进行实时监控和报警。对微小功率后备电源来说，复杂的充放电管理电路，一方面会增加电路设计难度，另一方面也会导致模块体积偏大，成本偏高。而选用超级电容器，其充放电电路可以极大简化，在体积和成本方面的优势尤其突出。其次，超级电容器能量利用率高。当前市面上的电池产品，小微容量产品极少，很难寻找到一款几个或数十个mAh的成熟电池产品。若选用传统电池来制作微小功率短时后备电源模块，只能选择较大容量的电池产品，无形之中构成电池储能的极大浪费。电池的储能如不及时利用，随着时间的延长会在内部消耗，能量利用率极低。再次，超级电容充电速度快。传统电池要完成饱和充电，需要一个或几个小时才可以完成，过快的充电速度会造成电池电芯内部剧烈化学反应，使电池内芯温度剧增，严重时甚至发生裂缝、爆炸、起火等危险。超级电容器具备高功率密度，可以承受大电流快速充电，进而极大缩减充电时间，在数秒或者数分钟之内即可储存90%以上的能量。还有，超级电容器组合简单灵活。当前市场上主流超级电容器单体为柱状引针式，类似于常见的铝电解电容，串并联均比较灵活，简单组合即可构成多种电压和容量规格等级。可见，超级电容特有的封装形式，保证其组合的灵便性，这是传统电池所无法企及的。综上，选择超级电容器作为小微功率短时后备电源储能器件。通常，超级电容器主要充电方式有恒流限压、恒压限流和恒压/恒流脉冲三种。恒流限压充电是指以恒定电流给超级电容充电，待超级电容端电压达到预定电压附近时，充电电流快速减少，直至其电压稳定保持在预定电压，且充电电流减小为接近0A，通常预定电压取超级电容额定电压的100%～80%。恒压限流充电是指以恒定电压通过限流电阻给超级电容充电，初始充电电流最大，随着超级电容端电压的提高，充电电流逐步减小，直至其端电压达到预定电压，充电电流减小为接近0A。恒压/恒流脉冲充电是指以上述两种模式按固定频率或设定频率进行充电，本专利技术从性价比的角度考虑，采用恒压限流充电。如图2所示，所述充电管理电路由两级降压电路构成，输入端Vin连接二级管D1正极，二级管D1负极连接电阻R1，电阻R1连接电容C1的正极和稳压管U1的输入脚，稳压管U1的输出脚连接电容C2的正极和稳压管U2的输入脚，稳压管U2的输出脚连接电容C3的正极和二极管D2的正极，电容C1、C2、C3的负极接地，二级管D2的负极连接电阻R2，电阻R2的另一端连接超级电容模组的正引脚和放电管理电路的输入端，超级电容模组的负引脚接地。采取两级降压电路设计，输入电压Vin经过两级降压后给超级电容模组SCM1充电。该充电管理单元电路具备如下几个突出特点：①宽输入电压范围。当输入电压远高于U1输出电压时，流入U1的电流增加，R1上压降增大，输入到U本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超级电容高集成度微型后备电源，其特征在于：包括一个一端开口壳体，由若干超级电容串联构成的超级电容模组，通过超级电容模组输入端和输出端引脚连接并安装在超级电容模组上的两块PCB板，超级电容模组和PCB板均安装在壳体内，在PCB板与壳体内的一侧设置注胶通道，引脚的一部分位于壳体外，所述PCB板上安装充电管理电路、放电管理电路和不间断控制电路。

【技术特征摘要】
1.一种超级电容高集成度微型后备电源，其特征在于：包括一个一端开口壳体，由若干超级电容串联构成的超级电容模组，通过超级电容模组输入端和输出端引脚连接并安装在超级电容模组上的两块PCB板，超级电容模组和PCB板均安装在壳体内，在PCB板与壳体内的一侧设置注胶通道，引脚的一部分位于壳体外，所述PCB板上安装充电管理电路、放电管理电路和不间断控制电路。2.根据权利要求1所述的超级电容高集成度微型后备电源，其特征在于：所述壳体内腔和外壁的形状与超级电容模组的形状相同，PCB板除去注胶通道外的形状与超级电容模组的形状相同。3.根据权利要求1所述的超级电容高集成度微型后备电源，其特征在于：所述充电管理电路由两级降压电路构成，输入端Vin连接二级管D1正极，二级管D1负极连接电阻R1，电阻R1连接电容C1的正极和稳压管U1的输入脚，稳压管U1的输出脚连接电容C2的正极和稳压管U2的输入脚...

【专利技术属性】
技术研发人员：王大志，张泽忠，
申请(专利权)人：北京合众汇能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11