本发明专利技术涉及一种快速充电装置及其方法，是利用限流单元接收限流电压电源所提供的电压电源，并吸取限流电压电源的最大输出电流，再由降压转换单元转换成低压定电流电源供给防止逆流单元并产生代表低压定电流电源的显示信号给充电显示单元，防止逆流单元对超级电容进行充电并防止超级电容对快速充电装置的逆向放电。同时限流控制单元感测超级电容的电压，产生限流控制信号，以调节限流单元的输出，提高对超级电容的充电电流并缩短充电时间，实现快速充电功能，并利用充电显示单元显示超级电容的充电状态。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种，尤其是利用限流控制单元以提高限流电 压电源对超级电容的充电效率。
技术介绍
超级电容(Supercapacitor或Ultracapacitor)又名法拉电容，具有超高电容值 的特性。与只能提供微法拉(microfarad)范围电容值的传统介电电容比较，超级电容一 般可达数法拉至十几法拉，且具有体积小的优点，因此具有实用性的储能功能，尤其适合提 供瞬时高功率的高电流，以补偿一般电池无法提供瞬间高电流的缺点。此外，超级电容的 工作温度范围可达-40°C 85°C，远大于二次电池约0°C 40°C的使用温度，或一般电池 约-20°C 60°C的使用温度。目前，超级电容被广泛的应用于智能三用电表、摇控发射机、音讯驱动器、太阳能 灯、玩具、电磁阀、发光二极管(LED)显示器、电动车、混合动力车、汽车音响、电动工具、风 力发电设备、不断电系统(Uninterruptible Power Supply，UPS)、峰值功率补偿等设备上。对于储能应用领域，超级电容需与电池配合使用，其中电池提供平均功率给负载， 同时负责对超级电容充电，而超级电容可将所储存的电能瞬间放电至负载，使负载获得瞬 间大电流。比如电池提供手机通信所需的功耗，而超级电容提供手机驱动喇叭所需的电力， 以解决喇叭在被驱动时，因瞬间高功率的功耗所产生的低频噪声而产生杂音，影响手机通 话的播音质量。通用序列总线(USB)是目前相当主流的计算机连接接口，该接口具有5V的电源， 因此常常被利用来当作手机电池的充电电源。且USB的5V电源可经简单的降压电路产生 适当的充电电压，而不需大型的变压器，比如将IlOV的市电转换成低压充电电源，所以利 用USB的5V电源当作充电电源的充电器，可设计得非常轻薄短小而便于携带。在现有技术中，超级电容的充电方式主要是利用线性降压电路，将USB的5V电压 电源调降至适当电压，并依据USB2. O规范可提供最高达500mA的充电电流，用以对超级电 容进行充电。另一方式如图1所示，现有技术的超级电容充电装置的示意图，是利用限流单元 10接收USB电压电源VBUS并提供限流功能，再由降压转换单元20将5V电压电源调降至适 当电压而对超级电容90进行充电，则充电电流可超过500mA，且充电电流的大小随降压转 换单元20的转换效率而变化。上述现有技术的缺点是，经限流单元限流后，降压转换单元的充电电流通常是固 定值，亦即定电流充电。因此虽然充电电流可大于USB电压电源所提供的500mA输出电 流，但是在开始充电时，超级电容的电压较小，所以USB电压电源只需提供较小的输出电流 给限流单元，随着超级电容的电压因充电而上升时，USB的5V电压电源的输出电流才会变 大。因此在整体充电过程中，USB的5V电压电源所提供的输出电流并非一直维持在最大值 500mA，所以现有技术的充电方式并未达成USB电压电源的最佳利用率，且整体充电时间拉长。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种，是利用限流单元接收限 流电压电源所提供的电压电源，并吸取限流电压电源的最大输出电流，再由降压转换单元 转换成低压定电流电源供给防止逆流单元并产生代表低压定电流电源的显示信号给充电 显示单元，防止逆流单元对超级电容进行充电并防止超级电容对快速充电装置的逆向放 电。同时限流控制单元感测超级电容的电压，产生限流控制信号，以调节限流单元的输出， 并利用充电显示单元显示超级电容的充电状态。本专利技术的特点在于，整个充电过程中持续吸取限流电压电源的最大输出电流，用 以产生最大充电电流，供超级电容充电用。因此能克服现有技术中一开始充电时无法提高 充电电流的问题，用以缩短整体充电时间实现快速充电，并提高充电效率。附图说明图1是现有技术的超级电容充电装置的示意图。图2是本专利技术快速充电装置第一实施例的示意图。图3是本专利技术快速充电装置第一实施例的电路示意图。图4是本专利技术快速充电装置第二实施例的示意图。图5是本专利技术快速充电装置第二实施例的电路示意图。图中，10.限流单元，20.降压转换单元，30.防止逆流单元，40.限流控制单元， 50.充电显示单元，90.超级电容，Cl.第一电容，C2.第二电容，C3.第三电容，C4.第四电 容，Dl.第一二极管，Jl. USB接头，Li.第一电感，Ql.第一晶体管，Q2.第二晶体管，Q3.第 三晶体管，Rl.第一电阻，R2.第二电阻，R3.第三电阻，R4.第四电阻，R5.第五电阻，R6.第 六电阻，R7.第七电阻，R8.第八电阻，R9.第九电阻，RF.滤波电阻，Ul.直流至直流转换器， VIN.限流电压电源，VBUS. USB电压电源。具体实施例方式以下配合图式和组件符号对本技术的实施方式做更详细的说明。请参阅图2，其是本专利技术快速充电装置第一实施例的示意图。如图2所示，本专利技术 第一实施例快速充电装置包括限流单元10、降压转换单元20、防止逆流单元30、限流控制 单元40以及充电显示单元50，用以利用限流电压电源VIN对超级电容90进行充电。其中 限流电压电源VIN可为USB的5V电压电源，而限流单元10、降压转换单元20、防止逆流单 元30、超级电容90以及限流控制单元40形成反馈控制回路。限流单元10接收限流电压电源VIN产生限流电源信号，降压转换单元20依据限 流电源信号将限流电压电源降压而产生低压电源以及对应到该低压电源的显示信号，防止 逆流单元30将低压电源提供给超级电容90并进行充电，同时防止超级电容90产生逆流放 电，亦即防止超级电容90将所储存的电力以逆向电流的方式流回本专利技术的快速充电装置。限流控制单元40感测超级电容90的电压，从而产生限流控制信号，而限流单元10 接收该限流控制信号，用以调节限流电源。因此，限流单元10、降压转换单元20、防止逆流单元30、超级电容90以及限流控制单元40所形成的反馈控制回路可依据超级电容90的 电压，动态调节防止逆流单元30对超级电容90的充电电流大小，同时由限流单元10持续 从限流电压电源VIN吸取最大额定电流，比如USB的5V电压电源所能提供的最大输出电流 500mA，从而达到USB电压电源的最佳利用率，并缩短整体充电时间。此外，充电显示单元50接收降压转换单元20的显示信号，从而显示代表充电状 态的充电讯息，该充电状态可为充电进行中/充电已完成、目前充电电压值、目前充电完成 百分率、所需充电时间或总计充电时间，而该充电信息可为数字、文字以及图案的至少其中 之一。例如，利用至少一指示灯显示充电讯息，以指示灯打开时表示充电进行中，并以指示 灯关闭时表示充电已完成。另一方式是，以显示屏显示充电讯息，以至少一数字表示目前充 电电压值、目前充电完成百分率、所需充电时间或总计充电时间，且该显示屏可为液晶显示 屏、发光二极管显示屏、有机发光二极管或电子纸显示屏。也可利用显示屏显示至少一图案 以代表充电讯息，比如以闪烁图案代表充电进行中，而静止图案代表充电完成。或者，利用 显示屏显示文字，比如”充电进行中”或”充电完成”。综上所述，本专利技术的主要特点是在整个充电期间一直从限流电压电源VIN吸取最 大电流，并在一开始充电时，提供最大充电电流，该最大充电电流的大小取决于降压转换单 元，而随着超本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种快速充电装置，用以通过一限流电压电源对一超级电容进行快速充电，其特征在于：该快速充电装置包括：一限流单元，接收该限流电压电源，并经限流以产生一限流电源信号，且该限流单元具一第一输入端与一第一输出端；一降压转换单元，接收该限流电源信号，并将限流电压电源降压而产生一低压电源，以及产生对应到该低压电源的一显示信号；一充电显示单元，接收该显示信号，以显示代表该超级电容的充电状态的一充电讯息；一防止逆流单元，接收该低压电源，并提供一充电电流给该超级电容以进行充电，且防止该超级电容逆流放电；以及一限流控制单元，感测该超级电容的电压，从而产生一限流控制信号，该限流控制单元并具有一第一输出端与一第二输出端，分别连接该限流单元的第一输入端与第一输出端；其中该限流单元接收该限流控制信号，用以调节该限流电源信号，该限流电压电源具有一最大输出电流，该快速充电装置在对该超级电容进行充电的过程中，持续吸取该限流电压电源的最大输出电流。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：郑国书，
申请(专利权)人：郑国书，
类型：发明
国别省市：71
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