一种超级电容充电保护装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于航空电子技术领域，特别是涉及到一种超级电容充电保护装置，包括电压均衡电路1和过压检测电路2，所述电压均衡电路1的VIN1与串联电容组中高端连接、VIN2与串联电容组的中端连接、VSS与串联电容组的低端连接，所述过压检测电路2由两个过压比较电路21构成，两个过压比较电路21的输入分别并接在两个超级电容两侧，两个过压比较电路21的输出并联后输出。本发明专利技术可以有效的保持充电过程中各超级电容电压基本一致，且采用开关电源方式进行超级电容间能量的转移，可以有效的提高能量利用效率，降低热损耗。当超级电容单体电压超出设定值时，能够输出开关量，可用于关闭充电电路，避免超级电容过充。

【技术实现步骤摘要】
一种超级电容充电保护装置
本专利技术属于航空电子
，特别是涉及到一种超级电容充电保护装置。
技术介绍
超级电容作为大容量储能元件，目前已经在风力发电、光伏发电行业广泛用于能量储存。由于超级电容单体一般工作电压较低(2.5V、2.7V等)，因此实际应用中会将超级电容单体进行串、并联的方式扩展工作电压和容量。然而，由于超级电容单体间容量存在差异，导致串联方式下充电时，各超级电容单体电压会出现不一致的情况，最终可能导致个别超级电容出现过电压损坏的情况。目前超级电容过压的保护，一般采用分流的方式或能量转移的方式。前者通过旁路超级电容的充电电流，避免超级电容单体电压进一步上升，达到保护的目的，但旁路电路能量消耗较大，当采用大电流充电时，存在散热的问题；后者则采用DC/DC、飞渡电容等方式将电压高的超级电容上的能量/电荷转移到临近电压较低的超级电容上，能耗较小，但只用于电容间电压均衡，无法直接有效的控制超级电容单体电压不超过额定值。
技术实现思路
专利技术目的:本专利技术的目的是提供一种超级电容充电保护装置，采用DC/DC进行能量转移的方式来均衡超级电容的电压，同时引入过压检测电路，在大电流充电下，如果DC/DC不足以均衡超级电容电压使超级电容单体电压维持在额定电压之下，则输出开关信号关闭充电电路，避免超级电容单体过压。技术方案:一种超级电容充电保护装置，包括电压均衡电路I和过压检测电路2，所述电压均衡电路I的VINl与串联电容组中高端连接、VIN2与串联电容组的中端连接、VSS与串联电容组的低端连接，所述过压检测电路2由两个过压比较电路21构成，两个过压比较电路21的输入分别并接在两个超级电容两侧，两个过压比较电路21的输出并联后输出。所述电压均衡电路I包括升压开关电源12、降压开关电源13、电压比较电路11，所述电压比较电路11的输入端VINl和VIN2分别超级电容组的高端和中端连接，输出端CTRLl和CTRL2分别与升压开关电源12的CTRLl以及降压开关电源13的CTRL2连接，升压开关电源12的VIN2和V0UT2与电压均衡电路I的VIN2和VINl连接，降压开关电源13的VINl和VOUTl与电压均衡电路I的VINl和VIN2连接，升压开关电源12、降压开关电源13、电压比较电路11共同使用电压均衡电路I的电源公共端VSS。所述过压检测电路2由两个完全相同的过压比较电路21构成，每个过压比较电路21的输入端V+和V-分别与其中一个超级电容的正端和负端连接，两个过压比较电路21的输出端OUT并联后输出。有益效果:本专利技术可以有效的保持充电过程中各超级电容电压基本一致，且采用开关电源方式进行超级电容间能量的转移，可以有效的提高能量利用效率，降低热损耗。当超级电容单体电压超出设定值时，能够输出开关量，可用于关闭充电电路，避免超级电容过充。【附图说明】图1为本专利技术电路原理框图；图2为本专利技术一实施例中电压均衡电路原理图；图3为本专利技术一实施例中过压检测电路原理图；【具体实施方式】下面结合附图对专利技术的一种实施例做进一步详细描述，请参阅图1至图3。一种超级电容充电保护装置，包括电压均衡电路I和过压检测电路2，所述电压均衡电路I的VINl与串联电容组中高端连接、VIN2与串联电容组的中端连接、VSS与串联电容组的低端连接，所述过压检测电路2由两个过压比较电路21构成，两个过压比较电路21的输入分别并接在两个超级电容两侧，两个过压比较电路21的输出并联后输出。所述电压均衡电路I包括升压开关电源12、降压开关电源13、电压比较电路11，所述电压比较电路11的输入端VINl和VIN2分别超级电容组的高端和中端连接，输出端CTRLl和CTRL2分别与升压开关电源12的CTRLl以及降压开关电源13的CTRL2连接，升压开关电源12的VIN2和V0UT2与电压均衡电路I的VIN2和VINl连接，降压开关电源13的VINl和VOUTl与电压均衡电路I的VINl和VIN2连接，升压开关电源12、降压开关电源13、电压比较电路11共同使用电压均衡电路I的电源公共端VSS。所述过压检测电路2由两个完全相同的过压比较电路21构成，每个过压比较电路21的输入端V+和V-分别与其中一个超级电容的正端和负端连接，两个过压比较电路21的输出端OUT并联后输出。上述结构的电压均衡电路[I]中，电压比较电路[11]负责对两个串联电容的电压进行比较，当高端电容电压高于低端电容电压时，则输出使能降压开关电源[13]，使高端电容对低端电容充电。反之，当高端电容电压低于低端电容电压时，则输出使能升压开关电源[12]，使低端电容对高端电容充电。上述结构的过压检测电路[2]中，两个过压比较电路[21]分别监控高端电容和低端电容的电压，当电压超过设定值时，输出开关量信号，开关量信号采用线与的方式连接，即任意一个电容过压，均输出低电平。采用上述结构，可以实现超级电容电压的均衡，避免超级电容因单体电压的不一致导致过压。同时，过压检测电路可以在超级电容电压过高时，输出开关量信号，可以用于关断充电电路，避免超级电容过压。参阅图1，本专利技术的基本结构包括电压均衡电路[I]和过压检测电路[2]，两部分电路是相互独立的。参阅图2，电压均衡电路[I]由升压开关电源[12]、降压开关电源[13]、电压比较电路[11]组成。升压开关电源[12]由开关电源芯片LTC3536及其外围电路构成BOOST型升压开关电源，设计为输出电压5.4V (2只超级电容串联后的额定工作电压)，是否启动工作由SHDN引脚的电平控制，为低关闭，为高启用。降压开关电源[13]由开关电源芯片LTC3536及其外围电路构成BUCK型降压开关电源，设计为输出电压2.7V (I只超级电容的额定工作电压)，是否启动工作由SHDN引脚的电平控制，为低关闭，为高启用。电压比较电路[11]由双比较器LM193及其外围电路构成，两个比较器均对串联超级电容电压进行比较，两个比较器的输出结果相反，分别控制升压开关电源[12]和降压开关电源[13]，以确保任意时刻下升压开关电源[12]和降压开关电源[13]只有一个工作。参阅图3，过压检测电路[2]由内置基准源的比较器LT6700和比较器LM193以及相应外围电路构成。当超级电容电压超过设定值时，电路驱动NMOS管为导通状态，从而可以控制充电电路关断充电。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超级电容充电保护装置，其特征在于，包括电压均衡电路[1]和过压检测电路[2]，所述电压均衡电路[1]的VIN1与串联电容组中高端连接、VIN2与串联电容组的中端连接、VSS与串联电容组的低端连接，所述过压检测电路[2]由两个过压比较电路[21]构成，两个过压比较电路[21]的输入分别并接在两个超级电容两侧，两个过压比较电路[21]的输出并联后输出。

【技术特征摘要】
1.一种超级电容充电保护装置，其特征在于，包括电压均衡电路[I]和过压检测电路[2]，所述电压均衡电路[I]的VINl与串联电容组中高端连接、VIN2与串联电容组的中端连接、VSS与串联电容组的低端连接，所述过压检测电路[2]由两个过压比较电路[21]构成，两个过压比较电路[21]的输入分别并接在两个超级电容两侧，两个过压比较电路[21]的输出并联后输出。2.根据权利要求1所述一种超级电容充电保护装置，其特征在于，所述电压均衡电路[1]包括升压开关电源[12]、降压开关电源[13]、电压比较电路[11]，所述电压比较电路[11]的输入端VINl和VIN2分别超级电容组的高端和中端连接，输出端CTRLl和CTRL2...

【专利技术属性】
技术研发人员：田军，马宝华，刘显丰，
申请(专利权)人：陕西千山航空电子有限责任公司，
类型：发明
国别省市：