一種超級電容器組合模塊電壓檢測電路的製作方法
2023-07-04 20:09:26 1
專利名稱：一種超級電容器組合模塊電壓檢測電路的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及電容器技術領域，特別是涉及一種超級電容器組合模塊電壓檢測電路。
背景技術：
超級電容器(又叫電化學電容器)是一種新型的電荷儲備元件，具有容量大、支持大電流充放電、循環壽命長和環保無汙染等優點，能提供快速的能量釋放，滿足高功率需求，因此超級電容器在新能源、交通運輸、工業等領域有著廣闊的應用前景。目前，由於單體超級電容器的電壓很小(小於3V)，所以在應用中常常需要大量串聯。超級電容器組合模塊的充放電電流比較大，電壓變化速率快，過充將直接導致超級電容器失效，所以電壓檢測是超級電容器組合模塊的充放電應用中不可缺少的一部分。但是，以往超級電容器組合模塊的電壓檢測電路是對整個模塊的電壓進行檢測， 這種方法不能檢測出組合模塊中單體超級電容器存在的問題，例如，當組合模塊中某個單體超級電容器短路失效後，如果整個模塊的電壓沒有出現問題，那麼該電壓檢測電路不能識別出錯誤，將會繼續充電，從而還會導致其他的單體超級電容器出現過充、短路失效的問題，容易造成單體超級電容器損壞，從而大大降低了超級電容器組合模塊的整體使用壽命。
實用新型內容有鑑於此，本實用新型的目的是提供一種超級電容器組合模塊電壓檢測電路，其可以準確地對超級電容器組合模塊中的單體超級電容器的電壓狀態進行檢測，避免在某個單體超級電容器出現問題時繼續對其他超級電容器進行充電，使得單體超級電容器不容易損壞，同時還可以輸出整個超級電容器組合模塊的電壓狀態，因此有利於提高超級電容器組合模塊的整體使用壽命，可以廣泛地生產普及，具有重大的生產實踐意義。為此，本實用新型提供了一種超級電容器組合模塊電壓檢測電路，包括有由電阻 R3和電阻R4組成的串聯電路，所述電阻R3和電阻R4組成的串聯電路與由電阻Rl、電阻R2 組成的串聯電路以及超級電容器UC相併聯；所述電阻R3和電阻R4組成的串聯電路一端接第二穩壓晶片D1，另一端接電阻 R5，所述第二穩壓晶片Dl和所述電阻R5分別與光電耦合器Ul的正極端、負極端相接；所述光電耦合器Ul的集電極端接電源電壓VCC，所述光電耦合器Ul發射極接一個電阻R6，該電阻R6的另一端接地；所述光電耦合器Ul發射極端還與一個與門電路相連接。其中，所述電阻R3和電阻R4之間的節點分別與第一穩壓晶片IC1、三極體Q2相接，所述第一穩壓晶片ICl與所述電阻R1、電阻R2之間的節點相接，所述第一穩壓晶片ICl 與電阻R4和R5之間的節點相接；所述三極體Q2的發射極與電阻R3和電阻Rl之間的節點相接，所述三極體Q2與所述電阻5和光電耦合器Ul之間的節點相接。[0012]其中，所述電阻R3和電阻R4之間的節點分別與第一穩壓晶片ICl的正極端、三極體Q2的基極相接，所述第一穩壓晶片ICl的比較端與所述電阻R1、電阻R2之間的節點相接，所述第一穩壓晶片ICl的負極端與電阻R4和R5之間的節點相接； 所述三極體Q2的發射極與電阻R3和電阻Rl之間的節點相接，所述三極體Q2的集電極與所述電阻5和光電耦合器Ul之間的節點相接。其中，所述電阻R3分別接電阻R1、超級電容器UC的陽極和第二穩壓晶片D1，所述 R4分別接電阻R2、超級電容器UC的陰極和電阻R5。其中，所述三極體Q2為PNP型三極體，所述電源電壓VCC為+5V電壓。由以上本實用新型提供的技術方案可見，與現有技術相比較，本實用新型提供了一種超級電容器組合模塊電壓檢測電路，其可以準確地對超級電容器組合模塊中的單體超級電容器的電壓狀態進行檢測，避免在某個單體超級電容器出現問題時繼續對其他超級電容器進行充電，使得單體超級電容器不容易損壞，同時還可以輸出整個超級電容器組合模塊的電壓狀態，因此有利於提高超級電容器組合模塊的整體使用壽命，可以廣泛地生產普及，具有重大的生產實踐意義。
圖1為本實用新型提供的一種超級電容器組合模塊電壓檢測電路的結構示意圖；圖中，UC為超級電容器，ICl為第一穩壓晶片，Ul為光電耦合器，Q2為三極體，Dl 為第二穩壓晶片，R1、R2、R3、R4為分壓電阻，R5為限流電阻。
具體實施方式
為了使本技術領域的人員更好地理解本實用新型方案，
以下結合附圖和實施方式對本實用新型作進一步的詳細說明。參見圖1，本實用新型提供了一種超級電容器組合模塊電壓檢測電路，包括有由電阻R3和電阻R4組成的串聯電路，所述電阻R3和電阻R4組成的串聯電路與由電阻Rl、電阻 R2組成的串聯電路以及超級電容器UC (具體為單體超級電容器)相併聯。在本實用新型中，所述電阻R3和電阻R4組成的串聯電路一端接第二穩壓晶片D1， 另一端接電阻R5 (具體為R4與R5相接)，所述第二穩壓晶片Dl和所述電阻R5分別與光電耦合器Ul的正極Anode端、負極Cathode端相接。對於本實用新型，所述電阻R3分別接電阻R1、超級電容器UC的陽極和第二穩壓晶片D1，所述R4分別接電阻R2、超級電容器UC的陰極和電阻R5。在本實用新型中，所述三極體Q2為PNP型三極體。參見圖1，所述電阻R3和電阻R4之間的節點分別與第一穩壓晶片ICl的正極 Anode端、三極體Q2的基極相接，所述第一穩壓晶片ICl的比較端REF與所述電阻R1、電阻 R2之間的節點相接，所述第一穩壓晶片ICl的負極Cathode端與電阻R4和R5之間的節點相接。所述三極體Q2的發射極與電阻R3和電阻Rl之間的節點相接，所述三極體Q2的集電極與所述電阻5和光電耦合器Ul之間的節點相接。在本實用新型中，所述光電耦合器Ul的集電極Collector端接電源電壓(VCC電壓，具體為+5V電壓)，所述光電耦合器Ul發射極Emitter端接一個電阻R6，該電阻R6的另一端接地。需要說明的是，所述光電耦合器Ul發射極Emitter端為輸出單體超級電容器電壓狀態檢測信號的埠，因此所述光電耦合器Ul發射極Emitter端還接一個與門電路(未顯示)，具體實現上，該與門電路例如可以為由HC08或AC08等與門晶片構成的與門電路。 在本實用新型中，所述與門電路通過與多個如圖1所示的單體超級電容器組合模塊電壓檢測電路的光電耦合器Ul集電極Emitter端相連，可以進行相與計算，然後最後輸出一個總的電壓檢測信號。需要說明的是，所述與門電路具有多個輸入端，一個輸出端。需要說明的是，對於本實用新型，具體實現上，所述第一穩壓晶片ICl可以為 TL431、AD586或LM1403等型號的穩壓晶片；所述光電耦合器Ul可以為PC123、PC817或J454 等型號的光電耦合器；所述三極體Q2為PNP型三極體，具體型號可以為9012、2SC1446或 2SD896等；所述第二穩壓晶片Dl可以為LM385-1. 2、6206、AZ1117_1. 2等型號的穩壓晶片； 所述分壓電阻Rl、R2、R3和R4都選擇精度為士 1%的精密電阻。對於圖1所示的超級電容器組合模塊電壓檢測電路，其通過測量每個單體電容器的電壓狀態，並通過與門計算得到最終的模塊的電壓狀態信號。 本實用新型的電路是通過比較單體超級電容器兩端電壓與兩個門限值(低壓門限和高壓門限)之間的關係，來達到單體超級電容器電壓狀態檢測的目的。低壓門限的比較是通過一個穩壓晶片和限流電阻實現的；高壓門限是通過分壓電阻和一個穩壓晶片來實現的。本實用新型的電路是將每個單體超級電容器輸出的端電壓檢測信號通過門電路相 「與」，並最終輸出一個總的狀態信號，從而實現單體超級電容器電壓檢測信號的匯總、處理和輸出的。具體實現上，本實用新型電路的電壓門限1 (低壓門限)檢測實施方式將穩壓晶片Dl接在光電耦合器Ul的電壓輸入端，選擇合適阻值的限流電阻R5 (具體實現上，R5的阻值為1ΚΩ )，當超級電容器端電壓超過電壓門限1時，穩壓晶片Dl導通，光電耦合器開始工作，輸出高電平。具體實現上，本實用新型電路的電壓門限2 (高壓門限)檢測實施方式選擇合適的分壓電阻R3(具體實現上，R3的阻值為100 Ω，是一個普通電阻)，當超級電容器端電壓大於高壓門限時，穩壓晶片ICl導通，電阻R3兩端的分壓變大，Q2導通，從而光電耦合器Ul 停止工作，輸出低電平。具體實現上，本實用新型電路的信號匯總、處理和輸出電路實施方式將每個單體超級電容器電壓檢測信號通過門電路相與計算，最後輸出一個總的電壓檢測信號。需要說明的是，在本實用新型中，超級電容器組合模塊中每個單體超級電容器通過分壓電阻(Rl、R2、R3和R4)和穩壓晶片(ICl和Dl)構成的電路實現其端電壓與兩個門限電壓比較，最終輸出單體超級電容器的電壓狀態。對於本實用新型提供的電壓檢測電路，其輸出的狀態信號與電容器端電壓是分開的，輸出電壓檢測信號為標準的高低電平信號，抗幹擾能力強。此外，在本實用新型中，由於超級電容器組合模塊中每個單體電容器的電壓範圍信號通過與門相與計算，得到最終模塊的電壓狀態信號，消除了超級電容器組合模塊中因單體超級電容器和均壓電阻的差異對模塊電壓檢測的影響。[0038]綜上所述，與現有技術相比較，本實用新型提供的一種超級電容器組合模塊電壓檢測電路，其可以準確地對超級電容器組合模塊中的單體超級電容器的電壓狀態進行檢測，避免在某個單體超級電容器出現問題時繼續對其他超級電容器進行充電，使得單體超級電容器不容易損壞，同時還可以輸出整個超級電容器組合模塊的電壓狀態，因此有利於提高超級電容器組合模塊的整體使用壽命，可以廣泛地生產普及，具有重大的生產實踐意義。 以上所述僅是本實用新型的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護範圍。
權利要求1.一種超級電容器組合模塊電壓檢測電路，其特徵在於，包括有由電阻R3和電阻R4組成的串聯電路，所述電阻R3和電阻R4組成的串聯電路與由電阻R1、電阻R2組成的串聯電路以及超級電容器UC相併聯；所述電阻R3和電阻R4組成的串聯電路一端接第二穩壓晶片D1，另一端接電阻R5，所述第二穩壓晶片Dl和所述電阻R5分別與光電耦合器Ul的正極端、負極端相接；所述光電耦合器Ul的集電極端接電源電壓VCC，所述光電耦合器Ul發射極接一個電阻 R6，該電阻R6的另一端接地；所述光電耦合器Ul發射極端還與一個與門電路相連接。
2.如權利要求1所述的電壓檢測電路，其特徵在於，所述電阻R3和電阻R4之間的節點分別與第一穩壓晶片IC1、三極體Q2相接，所述第一穩壓晶片ICl與所述電阻R1、電阻R2 之間的節點相接，所述第一穩壓晶片ICl與電阻R4和R5之間的節點相接；所述三極體Q2的發射極與電阻R3和電阻Rl之間的節點相接，所述三極體Q2與所述電阻5和光電耦合器Ul之間的節點相接。
3.如權利要求2所述的電壓檢測電路，其特徵在於，所述電阻R3和電阻R4之間的節點分別與第一穩壓晶片ICl的正極端、三極體Q2的基極相接，所述第一穩壓晶片ICl的比較端與所述電阻R1、電阻R2之間的節點相接，所述第一穩壓晶片ICl的負極端與電阻R4和 R5之間的節點相接；所述三極體Q2的發射極與電阻R3和電阻Rl之間的節點相接，所述三極體Q2的集電極與所述電阻5和光電耦合器Ul之間的節點相接。
4.如權利要求1所述的電壓檢測電路，其特徵在於，所述電阻R3分別接電阻R1、超級電容器UC的陽極和第二穩壓晶片D1，所述R4分別接電阻R2、超級電容器UC的陰極和電阻 R5。
5.如權利要求2所述的電壓檢測電路，其特徵在於，所述三極體Q2為PNP型三極體，所述電源電壓VCC為+5V電壓。
專利摘要本實用新型公開了一種超級電容器組合模塊電壓檢測電路，包括由電阻R3和電阻R4組成的串聯電路，所述電阻R3和電阻R4組成的串聯電路與由電阻R1、電阻R2組成的串聯電路以及超級電容器UC相併聯；電阻R3和電阻R4組成的串聯電路一端接第二穩壓晶片D1，另一端接電阻R5，所述第二穩壓晶片D1和電阻R5分別與光電耦合器U1的正極端、負極端相接；光電耦合器U1的集電極端接電壓VCC，光電耦合器U1發射極接電阻R6，該電阻R6另一端接地；光電耦合器U1發射極端還與一個與門電路相連接。本實用新型可準確對超級電容器組合模塊中單體超級電容器電壓狀態進行檢測，避免某個單體超級電容器出現問題時繼續充電而損壞電容器。
文檔編號G01R19/00GK201955381SQ201020670588
公開日2011年8月31日 申請日期2010年12月21日 優先權日2010年12月21日
發明者尹子振, 方政, 曹國興, 薛龍均 申請人:天津力神電池股份有限公司