一種超級電容的充電保護電路的製作方法

2023-04-25 23:26:21 1

一種超級電容的充電保護電路的製作方法
【專利摘要】本實用新型提供的是一種超級電容的充電保護電路，包括由運算放大器組成的比較電路和積分電路，通過場效應管實現低電壓超級電容單體的隨動選擇和充電，積分電路可減小電容單體的電壓穩態誤差。本實用新型能夠改進現有技術的不足，提高了超級電容中各個電容單體電壓的一致性。
【專利說明】—種超級電容的充電保護電路

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種超級電容裝置，尤其是一種超級電容的充電保護電路。

【背景技術】
[0002]超級電容器是近年來新興的一種電力儲能器件，它具有循環使用壽命長、工作溫度範圍寬、充放電速度塊，功率密度大等特點，受到社會各界的廣泛關注，在智能電網、能量儲存、電動汽車等領域已得到廣泛的應用。
[0003]超級電容器單體電壓較低，在實際應用中需要大量超級電容器的串聯構成超級電容器組，且工作時需要大電流充、放電，因此，串聯中的各個單體電容器上電壓是否一致至關重要。
實用新型內容
[0004]本實用新型要解決的技術問題是提供一種超級電容的充電保護電路，能夠解決現有技術的不足，提高了超級電容中各個電容單體電壓的一致性。
[0005]為解決上述技術問題，本實用新型所採取的技術方案如下。
[0006]一種超級電容的充電保護電路，在超級電容組中，每兩個相鄰的超級電容單體之間連接有一個充電保護電路，第一超級電容單體的正極通過第一電阻連接至第一運放的正向輸入端，第二超級電容單體的負極通過第二電阻連接至第二運放的反向輸入端，第一超級電容單體和第二超級電容單體的連接中間點通過第三電阻分別連接至第一運放的反向輸入端和第二運放的正向輸入端，第一運放的正向輸入端通過第四電阻接地，第一運放的反向輸入端通過第五電阻連接至第一運放的輸出端，第二運放的正向輸入端通過第六電阻接地，第二運放的反向輸入端通過第七電阻連接至第二運放的輸出端，第一運放的輸出端通過第八電阻連接至第三運放的反向輸入端，第二運放的輸出端通過第九電阻連接至第三運放的正向輸入端，第三運放的正向輸入端通過第十電阻接地，第三運放的反向輸入端通過第十一電阻連接至第三運放的輸出端，第三運放的輸出端通過第十三電阻連接至第四運放的正向輸入端，第四運放的正向輸入端通過第三電容接地，第四運放的反向輸入端通過第十二電阻接地，第四運放的反向輸入端通過第四電容連接至第四運放的輸出端，第四運放的輸出端通過第十四電阻連接至第五運放的正向輸入端，第五運放的反向輸入端通過第十五電阻接地，第五運放的輸出端通過第十六電阻連接至第五運放的反向輸入端，第四運放的輸出端通過第十七電阻分別連接至P溝道增強型絕緣柵場效應管和N溝道增強型絕緣柵場效應管的柵極，N溝道增強型絕緣柵場效應管的源極連接至第一超級電容單體的正極，N溝道增強型絕緣柵場效應管的漏極連接至第五運放的輸出端，P溝道增強型絕緣柵場效應管的漏極連接至第二超級電容單體的正極，P溝道增強型絕緣柵場效應管的源極連接至第五運放的輸出端。
[0007]採用上述技術方案所帶來的有益效果在於:本實用新型利用運算方法器組成電壓比較電路，實現了超級電容單體電壓的自平衡。同時利用積分運算的特性，減小了電壓自平衡過程中的誤差。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1是本實用新型一個【具體實施方式】的電路圖。
[0009]圖中:C1、第一超級電容單體；C2、第二超級電容單體；C3、第三電容；C4、第四電容；A1、第一運放；A2、第二運放；A3、第三運放；A4、第四運放；A5、第五運放；Q1、P溝道增強型絕緣柵場效應管；Q2、N溝道增強型絕緣柵場效應管；R1、第一電阻；R2、第二電阻；R3、第一電阻；R4、第四電阻；R5、第五電阻；R6、第六電阻；R7、第七電阻；R8、第八電阻；R9、第九電阻；R10、第十電阻；R11、第i^一電阻；R12、第十二電阻；R13、第十三電阻；R14、第十四電阻；R15、第十五電阻；R16、第十六電阻；R17、第十七電阻。

【具體實施方式】
[0010]參照圖1，在超級電容組中，每兩個相鄰的超級電容單體(C1、C2)之間連接有一個充電保護電路，第一超級電容單體Cl的正極通過第一電阻Rl連接至第一運放Al的正向輸入端，第二超級電容單體C2的負極通過第二電阻R2連接至第二運放A2的反向輸入端，第一超級電容單體Cl和第二超級電容單體C2的連接中間點通過第三電阻R3分別連接至第一運放Al的反向輸入端和第二運放A2的正向輸入端,第一運放Al的正向輸入端通過第四電阻R4接地，第一運放Al的反向輸入端通過第五電阻R5連接至第一運放Al的輸出端，第二運放A2的正向輸入端通過第六電阻R6接地，第二運放A2的反向輸入端通過第七電阻R7連接至第二運放A2的輸出端，第一運放Al的輸出端通過第八電阻R8連接至第三運放A3的反向輸入端，第二運放A2的輸出端通過第九電阻R9連接至第三運放A3的正向輸入端，第三運放A3的正向輸入端通過第十電阻RlO接地，第三運放A3的反向輸入端通過第十一電阻Rll連接至第三運放A3的輸出端，第三運放A3的輸出端通過第十三電阻R13連接至第四運放A4的正向輸入端，第四運放A4的正向輸入端通過第三電容C3接地，第四運放A4的反向輸入端通過第十二電阻R12接地，第四運放A4的反向輸入端通過第四電容C4連接至第四運放A4的輸出端，第四運放A4的輸出端通過第十四電阻R14連接至第五運放A5的正向輸入端，第五運放A5的反向輸入端通過第十五電阻R15接地,第五運放A5的輸出端通過第十六電阻R16連接至第五運放A5的反向輸入端,第四運放A4的輸出端通過第十七電阻R17分別連接至P溝道增強型絕緣柵場效應管Ql和N溝道增強型絕緣柵場效應管Q2的柵極，N溝道增強型絕緣柵場效應管Q2的源極連接至第一超級電容單體Cl的正極，N溝道增強型絕緣柵場效應管Q2的漏極連接至第五運放A5的輸出端，P溝道增強型絕緣柵場效應管Ql的漏極連接至第二超級電容單體C2的正極，P溝道增強型絕緣柵場效應管Ql的源極連接至第五運放A5的輸出端。
[0011]在整個超級電容的電路中，每兩個超級電容單體之間設置有一個本實用新型所公開的電路結構。本實施例僅對任意一個電路結構進行圖示說明，由於所有電路結構均相同，所以不再重述。
[0012]第一運放Al和第二運放A2將兩個超級電容單體的電壓取來後，通過第三運放A3進行比較，比較的差值通過第四運放A4進行積分運算後在第五運放A5處進行放大。放大後的充電電流在第四運放A4的控制下擇一的選擇電壓低的超級電容單體進行充電。
[0013]其中，第一超級電容單體Cl和第二超級電容單體C2均為2F，第三電容C3為20 μ F，第四電容C4為70 μ F，第一電阻Rl和第二電阻R2為5kΩ，第三電阻R3為7kQ，第四電阻R4為120kQ，第五電阻R5為15kQ，第六電阻R6為120kQ，第七電阻R7為15kQ，第八電阻R8為1kQ,第九電阻R9為1kQ,第十電阻RlO為1001^0，第^^一電阻Rll為20k Ω，第十二電阻R12為50k Ω，第十三電阻R13為20k Ω，第十四電阻R14為5k Ω，第十五電阻R15為50k Ω，第十六電阻R16為45k Ω，第十七電阻R17為5kQ。
[0014]以上顯示和描述了本實用新型的基本原理和主要特徵和本實用新型的優點。本行業的技術人員應該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和範圍的前提下，本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型範圍內。本實用新型要求保護範圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
【權利要求】
1.一種超級電容的充電保護電路，其特徵在於:在超級電容組中，每兩個相鄰的超級電容單體(C1、C2)之間連接有一個充電保護電路，第一超級電容單體(Cl)的正極通過第一電阻(Rl)連接至第一運放(Al)的正向輸入端，第二超級電容單體(C2)的負極通過第二電阻(R2)連接至第二運放(A2)的反向輸入端，第一超級電容單體(Cl)和第二超級電容單體(C2)的連接中間點通過第三電阻(R3)分別連接至第一運放(Al)的反向輸入端和第二運放(A2)的正向輸入端，第一運放(Al)的正向輸入端通過第四電阻(R4)接地，第一運放(Al)的反向輸入端通過第五電阻(R5)連接至第一運放(Al)的輸出端，第二運放(A2)的正向輸入端通過第六電阻(R6)接地，第二運放(A2)的反向輸入端通過第七電阻(R7)連接至第二運放(A2)的輸出端，第一運放(Al)的輸出端通過第八電阻(R8)連接至第三運放(A3)的反向輸入端，第二運放(A2)的輸出端通過第九電阻(R9)連接至第三運放(A3)的正向輸入端，第三運放(A3)的正向輸入端通過第十電阻(RlO)接地，第三運放(A3)的反向輸入端通過第i 電阻(Rll)連接至第三運放(A3)的輸出端,第三運放(A3)的輸出端通過第十三電阻(R13)連接至第四運放(A4)的正向輸入端，第四運放(A4)的正向輸入端通過第三電容(C3)接地，第四運放(A4)的反向輸入端通過第十二電阻(R12)接地，第四運放(A4)的反向輸入端通過第四電容(C4)連接至第四運放(A4)的輸出端，第四運放(A4)的輸出端通過第十四電阻(R14)連接至第五運放(A5)的正向輸入端，第五運放(A5)的反向輸入端通過第十五電阻(R15)接地，第五運放(A5)的輸出端通過第十六電阻(R16)連接至第五運放(A5)的反向輸入端，第四運放(A4)的輸出端通過第十七電阻(R17)分別連接至P溝道增強型絕緣柵場效應管(Ql)和N溝道增強型絕緣柵場效應管(Q2)的柵極，N溝道增強型絕緣柵場效應管(Q2)的源極連接至第一超級電容單體(Cl)的正極，N溝道增強型絕緣柵場效應管(Q2)的漏極連接至第五運放(A5)的輸出端，P溝道增強型絕緣柵場效應管(Ql)的漏極連接至第二超級電容單體(C2)的正極，P溝道增強型絕緣柵場效應管(Ql)的源極連接至第五運放(A5)的輸出端。
【文檔編號】H02J7/00GK204068388SQ201420546734
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年9月15日 優先權日:2014年9月15日
【發明者】曹洪奎, 陳之勃, 孟麗囡, 陳永真, 瀋陽 申請人:遼寧工業大學