一种超级电容充电开关及防倒灌保护电路制造技术

本实用新型专利技术公开一种超级电容充电开关及防倒灌保护电路，包括方波信号发生电路、超级电容充电电源、电荷泵升压电路、稳压电路、超级电容、电压采样比较电路、开关电路和防倒灌电路。方波信号发生电路为电荷泵升压电路提供电压；超级电容充电电源为电荷泵升压电路提供电压，电荷泵升压电路输出电压；稳压电路稳定电荷泵升压电路的输出电压；电压采样比较电路监测超级电容的电压U4和超级电容充电电源的电压U2；若U4≥U2，则开关电路和防倒灌电路断开，超级电容充电电源不向超级电容充电；若电压U4<电压U2，则开关电路和防倒灌电路导通，超级电容充电电源向超级电容充电。本实用新型专利技术解决了用MOSFET和二极管实现防倒灌功能时，功率损耗和温升大的问题。

A super capacitor charging switch and anti backflow protection circuit

【技术实现步骤摘要】
一种超级电容充电开关及防倒灌保护电路
本技术涉及超级电容充电保护电路，具体是一种超级电容充电开关及防倒灌保护电路。
技术介绍
超级电容作为储能元件，在电容能量消耗殆尽时，需要及时进行对电容充电，防反灌保护电路用于防止超级电容电压高于电源电压，导致电流反灌流入电源，造成电源损坏，现有技术中大多采用串联二极管的方式进行反灌保护，但在大电流的情况下，由于二极管固有的管压降，将产生不小的损耗，比如管压降为0.5V的二极管流过10A电流时，产生的损耗为0.5V×10A＝5W。同时导致二极管较大的温升，若不能良好散热，极易引起二极管损坏。现有技术中，存在利用P沟道MOSFET实现电流反灌保护的方法，但相比于N沟道MOSFET，P沟道MOSFET有着较大的等效导通内阻，在大电流通过时，也将产生不小的功率损耗，所以为降低功率损耗，应使用N沟道MOSFET实现电流反灌保护。若使用N沟道MOSFET，若和充电电源的正极串联，则需要驱动电源电压高于充电电源，现有技术中，存在将MOSFET和充电电源的负极串联的方法，该方法驱动电压只满足大于N沟道MOSFET的导通电压即可，但这样将导致充电电源的负极和超级电容的负极没有直接连接，将造成一定程度的EMI影响。
技术实现思路
本技术的目的是解决现有技术中存在的问题。为实现本技术目的而采用的技术方案是这样的，一种超级电容充电开关及防倒灌保护电路，主要包括方波信号发生电路、超级电容充电电源、电荷泵升压电路、稳压电路、超级电容、电压采样比较电路、开关电路和防倒灌电路。所述方波信号发生电路为电荷泵升压电路提供电压U1。所述超级电容充电电源为电荷泵升压电路提供电压U2。所述电荷泵升压电路在接收到电压U1和电压U2后，输出电压U3。U3>U2。所述稳压电路稳定电荷泵升压电路的输出电压U3。所述电压采样比较电路监测超级电容的电压U4和超级电容充电电源的电压U2。若电压U4≥电压U2，则开关电路和防倒灌电路断开，超级电容充电电源不向超级电容充电。若电压U4<电压U2，则开关电路和防倒灌电路导通，超级电容充电电源向超级电容充电。所述方波信号发生电路结构如下：555时基芯片的1号引脚接地。555时基芯片的2号引脚串联电容C18后接地。555时基芯片的2号引脚串联电阻R11后接入555时基芯片的4接口。555时基芯片的2号引脚串联电阻R11后接入555时基芯片的8接口。555时基芯片的2号引脚串联电阻R14后接入555时基芯片的7接口。555时基芯片的3号引脚向电荷泵升压电路的电容C13输出电压U1。555时基芯片的5号引脚串联电容C19后接地。555时基芯片的6号引脚串联电容C18后接地。电荷泵升压电路结构如下：记电容C13串联方波信号发生电路的555时基芯片3号引脚的一端为A端，另一端为B端。记超级电容充电电源正极所在一端为超级电容充电电源1号引脚，负极所在一端为超级电容充电电源2号引脚。电容C13的B端串联二极管D5的正极。电容C13的B端串联二极管D7的负极。二极管D7的正极串联超级电容充电电源1号引脚。二极管D5的负极串联电容C14后接入超级电容充电电源1号引脚。超级电容充电电源2号引脚接地。二极管D5的负极串联二极管D3的正极。二极管D5的负极串联电容C11后接入稳压电路的电阻R9。二极管D3的负极串联电容C10后接入电容C13的A端。二极管D3的负极串联二极管D2的正极。二极管D2的负极接入稳压电路的电阻R9。稳压电路结构如下：记电阻R9串联电荷泵升压电路的一端为E端，另一端为F端。电阻R9的F端串联电容C12后接入超级电容充电电源1号引脚。电阻R9的F端串联稳压二极管D4的负极。稳压二极管D4的正极接入超级电容充电电源1号引脚。电阻R9的F端接入电压采样比较电路的电压比较器供电端负极。电压采样比较电路结构如下：电压比较器供电端负极串联电阻R10后接入超级电容的1号引脚。电压比较器供电端负极串联二极管D6的正极。二极管D6的负极接入电压比较器供电端正极。二极管D6的负极接入开关电路MOSFET管Q1的漏极。二极管D6的负极接入超级电容充电电源1号引脚。电压比较器输出端串联电阻R13后接入防倒灌电路的稳压二极管D8负极。开关电路结构如下：MOSFET管Q1的漏极接入超级电容充电电源1号引脚。MOSFET管Q1的栅极串联电阻R17和电容C9后接地。MOSFET管Q1的源极串联防倒灌电路的电阻R15后接入MOSFET管Q2的栅极。MOSFET管Q1的源极串联防倒灌电路的稳压二极管D8的负极。MOSFET管Q1的源极串联防倒灌电路的MOSFET管Q2的源极。防倒灌电路结构如下：稳压二极管D8的负极串联电阻R15后接入稳压二极管D8的正极。稳压二极管D8的负极串联MOSFET管Q2的栅极。稳压二极管D8的正极串联MOSFET管Q2的源极。MOSFET管Q2的漏极串联超级电容的1号引脚。超级电容的2号引脚接地。二极管D2、二极管D3、二极管D5和二极管D6为肖特基二极管。本技术的技术效果是毋庸置疑的。本技术有效解决了采用P沟道MOSFET以及二极管在实现防倒灌功能时，功率损耗和温升较大的问题，解决了现有技术中使用P沟道MOSFET或二极管实现电流反灌保护时，产生较大功耗和发热的问题。附图说明图1为电路结构图。具体实施方式下面结合实施例对本技术作进一步说明，但不应该理解为本技术上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本技术上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本技术的保护范围内。实施例1：参见图1，一种超级电容充电开关及防倒灌保护电路，主要包括方波信号发生电路、超级电容充电电源、电荷泵升压电路、稳压电路、超级电容、电压采样比较电路、开关电路和防倒灌电路。附图1中，out表示电信号输出，IN-表示负向电信号输入，IN+表示正向电信号输入。所述方波信号发生电路为电荷泵升压电路提供电压U1。U1>0。所述超级电容充电电源为电荷泵升压电路提供电压U2。U2>0。所述电荷泵升压电路在接收到电压U1和电压U2后，输出电压U3。U3>U2。电荷泵升压电路的输出端得到大于超级电容充电电源的电压。所述稳压电路稳定电荷泵升压电路的输出电压U3。U3>0。所述电压采样比较电路监测超级电容的电压U4和超级电容充电电源的电压U2。若电压U4≥电压U2，则开关电路和防倒灌电路断开，超级电容充电电源不向超级电容充电。若电压U4<电压U2，则开关电路和防倒灌电路导通，超级本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超级电容充电开关及防倒灌保护电路，其特征在于：主要包括方波信号发生电路、超级电容充电电源、电荷泵升压电路、稳压电路、超级电容、电压采样比较电路、开关电路和防倒灌电路；/n所述方波信号发生电路为电荷泵升压电路提供电压U1；/n所述超级电容充电电源为电荷泵升压电路提供电压U2；/n所述电荷泵升压电路在接收到电压U1和电压U2后，输出电压U3；U3>U2；/n所述稳压电路稳定电荷泵升压电路的输出电压U3；/n所述电压采样比较电路监测超级电容的电压U4和超级电容充电电源的电压U2；若电压U4≥电压U2，则开关电路和防倒灌电路断开，超级电容充电电源不向超级电容充电；若电压U4<电压U2，则开关电路和防倒灌电路导通，超级电容充电电源向超级电容充电。/n

【技术特征摘要】
1.一种超级电容充电开关及防倒灌保护电路，其特征在于：主要包括方波信号发生电路、超级电容充电电源、电荷泵升压电路、稳压电路、超级电容、电压采样比较电路、开关电路和防倒灌电路；
所述方波信号发生电路为电荷泵升压电路提供电压U1；
所述超级电容充电电源为电荷泵升压电路提供电压U2；
所述电荷泵升压电路在接收到电压U1和电压U2后，输出电压U3；U3>U2；
所述稳压电路稳定电荷泵升压电路的输出电压U3；
所述电压采样比较电路监测超级电容的电压U4和超级电容充电电源的电压U2；若电压U4≥电压U2，则开关电路和防倒灌电路断开，超级电容充电电源不向超级电容充电；若电压U4<电压U2，则开关电路和防倒灌电路导通，超级电容充电电源向超级电容充电。


2.根据权利要求1所述的一种超级电容充电开关及防倒灌保护电路，其特征在于，所述方波信号发生电路结构如下：
555时基芯片的1号引脚接地；
555时基芯片的2号引脚串联电容C18后接地；555时基芯片的2号引脚串联电阻R11后接入555时基芯片的4接口；555时基芯片的2号引脚串联电阻R11后接入555时基芯片的8接口；555时基芯片的2号引脚串联电阻R14后接入555时基芯片的7接口；
555时基芯片的3号引脚向电荷泵升压电路的电容C13输出电压U1；
555时基芯片的5号引脚串联电容C19后接地；
555时基芯片的6号引脚串联电容C18后接地。


3.根据权利要求1所述的一种超级电容充电开关及防倒灌保护电路，其特征在于，电荷泵升压电路结构如下：
记电容C13串联方波信号发生电路的555时基芯片3号引脚的一端为A端，另一端为B端；
记超级电容充电电源正极所在一端为超级电容充电电源1号引脚，负极所在一端为超级电容充电电源2号引脚；
电容C13的B端串联二极管D5的正极；电容C13的B端串联二极管D7的负极；二极管D7的正极串联超级电容充电电源1号引脚；
二极管D5的负极串联电容C14后接入超级电容充电电源1号引脚；超级电容充电电源2号引脚接地；
二极管D5的负极串联二极管D3的正极；
二极管D5的负极串联电容C11后接入稳压电路的电阻R9；
二极管D3的负极串联电容C10后接入电容...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵宇，李贵，汪海波，王永胜，侯世英，
申请(专利权)人：国华巴彦淖尔乌拉特中旗风电有限公司，重庆大学，
类型：新型
国别省市：内蒙;15