[發(fā)明專利]法拉電容充電器

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010508342.6
• 申請(qǐng)日: 2010-10-15
• 公開（公告）號(hào): CN102447293A
• 公開（公告）日: 2012-05-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 方繼堯;葛淇聰;向可為
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京龍靈機(jī)械貿(mào)易有限公司;南京西普爾科技實(shí)業(yè)有限公司
• 主分類號(hào): H02J7/02
• 分類號(hào): H02J7/02;H02J15/00
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心 32203
• 代理人: 唐代盛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于法拉電容充電技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種法拉電容充電器。

背景技術(shù)

人們?cè)谌粘９ぷ髋c生活中經(jīng)常會(huì)使用各種電動(dòng)器具，傳統(tǒng)的電動(dòng)器具使用的能源大體有二種，交流電源與蓄電池電源。交流電源使用最普遍，它的優(yōu)勢(shì)是電壓穩(wěn)定并可連續(xù)使用，但也存在不足，一是使用場(chǎng)所必需有就近的交流電源，二是電動(dòng)器具拖有一根電源線，在有些環(huán)境中使用不便，并存有一定的觸電安全隱患。使用蓄電池電源可以克服交流電源的上述不足，但蓄電池必需在使用前充足電，并且充電時(shí)間較長(zhǎng)，一般都需數(shù)小時(shí)，給使用帶來不便。因此近來市場(chǎng)出現(xiàn)用法拉電容作為能源的電動(dòng)器具，法拉電容是一種電容量較大的電容，充電后能儲(chǔ)蓄一定的電能，其特點(diǎn)是：1、可以用較大的電流對(duì)之充電，因此充電時(shí)間短，一般只需幾十秒即可完成充電，克服了蓄電池電源充電時(shí)間較長(zhǎng)的缺撼；2、特別環(huán)保，從制造過程到廢棄物都無污染；3、使用壽命長(zhǎng)，電容的充放電次數(shù)可達(dá)數(shù)十萬次，而蓄電池的充放電次數(shù)僅有數(shù)百次。如何對(duì)法拉電容充電是一項(xiàng)全新的重要技術(shù)，法拉電容與傳統(tǒng)的電解電容有較大的區(qū)別，其單個(gè)電容額定電壓值較低，一般只有2.5～2.7V，大多需多個(gè)串聯(lián)使用，以提高工作電壓；另外法拉電容在制造時(shí)本身不可避免存在容量、內(nèi)阻等方面的差異，在使用過程中這種容量差異會(huì)變得更大；在串聯(lián)充電時(shí)容量小的法拉電容先充滿，如果繼續(xù)充電，該法拉電容將出現(xiàn)過充現(xiàn)象，并擊穿法拉電容使之失效。現(xiàn)有的充電技術(shù)采用了以下幾種方式來克服法拉電容過充的現(xiàn)象：一是采用恒流充電，還未充到法拉電容的額定電壓值就停止充電，其不足之處是，法拉電容存儲(chǔ)的能量將大大降低，因?yàn)殡娙萆洗鎯?chǔ)的能量是與電壓的二次方成正比；二是采用先恒流后恒壓方式，其不足之處是，由于轉(zhuǎn)入恒壓充電方式工作，充電電流將逐步減少，增加了充電時(shí)間；三是采用恒流加大功率平衡電路，將多余的電通過平衡電路短路掉，其不足之處是，隨著充電電壓的提升，充電器輸出功率也同步增加，另外還大幅度地增加了損耗與發(fā)熱，提高了制造成本，例如：對(duì)2.7V法拉電容用20A電流恒流充電，這時(shí)串聯(lián)使用的每節(jié)法拉電容平衡電路的功耗就是：2.7V×20A＝54W。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種法拉電容充電器，根據(jù)被充電法拉電容上的電壓變化，實(shí)時(shí)調(diào)整對(duì)法拉電容進(jìn)行充電的模式。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：一種法拉電容充電器，包括充電器輸入端、充電器輸出端和高頻變壓器，充電器輸入端與交流電源間串聯(lián)有輸入取樣電阻，充電器輸出端與被充法拉電容間串聯(lián)有輸出取樣輸出電阻，該取樣電阻兩端連接比較放大器，充電器輸入端與高頻變壓器間串聯(lián)有場(chǎng)效應(yīng)管，該場(chǎng)效應(yīng)管的G極接脈寬發(fā)生器，該脈寬發(fā)生器分別與充電器輸入端、比較放大器連接，被充法拉電容兩端并聯(lián)有電壓轉(zhuǎn)換器，該電壓轉(zhuǎn)換器的輸出端接電流放大比較器；電壓轉(zhuǎn)換器向比較放大器輸出電平信號(hào)，再結(jié)合輸出取樣電阻上的電流壓降值，向脈寬發(fā)生器輸出調(diào)制信號(hào)；另外，當(dāng)輸入取樣電阻上的電流壓降值達(dá)到臨界值，充電器輸入端進(jìn)入恒流狀態(tài)，向脈寬發(fā)生器發(fā)出調(diào)制信號(hào)，脈寬發(fā)生器控制場(chǎng)效應(yīng)管的導(dǎo)通與截止，從而調(diào)節(jié)充電器的輸入功率。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)：由于采用了大恒流+恒功率+小恒流的分段充電模式，在不增大充電器功率的前提下，減少充電時(shí)間，在把電容充滿的前提下，減小平衡電路的功率，因此在滿足充電要求的條件下，可大幅度節(jié)省充電器的制造成本。

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

附圖說明

圖1是本發(fā)明法拉電容充電器的原理框圖。

圖2是在脈寬發(fā)生器A3與比較放大器A5間串聯(lián)有光耦A(yù)4的電原理圖。

在圖中：A1是充電器輸入端，A2是充電器輸出端，A3是脈寬發(fā)生器，A4是光耦，A5是比較放大器，Q是場(chǎng)效應(yīng)管，R1是輸入取樣電阻，R2是輸出取樣電阻，T是高頻變壓器，U是電壓轉(zhuǎn)換器，C是被充法拉電容，AC220V是交流電源。

具體實(shí)施方式