[發明專利]超級電容充電電路

有效

• 申請號: 201410278453.0
• 申請日: 2014-06-20
• 公開（公告）號: CN104022553A
• 公開（公告）日: 2014-09-03
• 發明（設計）人: 劉國忠;那凱鵬;霍利峰;楊宇飛;李俏峰
• 申請（專利權）人: 山西科泰微技術有限公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00
• 代理公司: 太原高欣科創專利代理事務所(普通合伙) 14109
• 代理人: 冷錦超;鄧東東

技術領域

本發明超級電容充電電路，屬于超級電容的充電電路的技術領域。

背景技術

超級電容器是20世紀70年代發展起來的一種介于電池和傳統電容器之間的新型儲能器件，具有功率密度大、充電速度快、容量高、可逆性好、使用壽命長和易于維護等優點，此外，超級電容器的充放電曲線更接近于電容器而不同于傳統電池，可以應用于短時高峰值電流中或者傳統電池無法應用的領域中，再加上超級電容器還具有充放電次數多、存儲周期長和無需定期維護等優點，因此，超級電容器是替代鋰電池等傳統電池的最佳方案。

雖然市場上已經出現了一些專為超級電容器而設計的充電IC產品，這些產品也具有輸入/輸出電流限制功能、自動電池平衡功能以及其他眾多的保護功能，但是這些器件僅能提供單個或兩個串聯電容的充電控制，無法應用于多個串聯電容的充電，而在實際的工程應用中，常常需要將多個超級電容串聯起來工作，以提供更高的工作電壓和更多的能量。

現今，針對多個串聯電容常用的充電方法主要有：恒定電壓充電法、恒定電流充電法、恒定功率充電法和MCU采集控制法；恒定電壓充電法是指在充電過程中、充電電壓始終保持不變的方法，此法雖然可避免在充電后期出現由于充電電流過大而造成極板活性物質脫落和電能損失的情況，但是會由于充電初期充電電流過大而超出電極允許的最大電流，容易使電容極板彎曲，造成電容器的報廢；恒定電流充電法是指在充電過程中、充電電流始終保持不變的方法，此法雖然能夠使電容的充電時間縮短，但是若在充電后期仍保持充電電流的大小不變，那么電極電壓將會超過最大允許電壓，導致電解液析出氣泡過多而呈現出沸騰狀態，這不但浪費了電能，而且容易使電池的溫度過高，造成電容儲存容量下降而提前報廢；恒定功率充電法是指在充電過程中、始終保持恒定的功率進行充電的方法，若在充電電源帶載能力有限的情況下使用此種方法充電，由于初始充電電壓較低，使得充電電流較大，勢必影響其他負載的正常工作；MCU采集控制法是指采用MCU實時檢測超級電容組的端電壓、經過分析和處理、得到相對應的PWM控制信號來控制主回路開關管的開通和關斷、從而改變充電電流大小的方法，此法雖然能夠根據需要對充電電流進行精確控制，但是需要MCU的干預，電路較復雜，成本較高。

發明內容

本發明克服現有技術存在的不足，所要解決的技術問題為：提供一種無需MCU干預、并能夠調節充電電壓的超級電容充電電路。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：超級電容充電電路，包括：供電電源、穩壓電路、反饋控制電路和超級電容組，所述供電電源與所述穩壓電路相連，所述穩壓電路與所述超級電容組相連，所述反饋控制電路分別與所述穩壓電路和所述超級電容組相連。

所述穩壓電路包括具有寬輸入范圍且輸出可調的開關電源芯片，所述反饋控制電路包括雙向電流采集器，所述開關電源芯片的供電輸入端并接去耦電容C1的一端后與供電電源相連，所述開關電源芯片的輸出端并接采樣電阻R1的一端后與所述開關電源芯片的電流檢測正端相連，所述開關電源芯片的電壓調節控制端并接電阻R2的一端后與電阻R3的一端相連，所述電阻R3的另一端與所述雙向電流采集器的輸出端相連，所述雙向電流采集器的電流檢測負端并接采樣電阻R1的另一端后與所述超級電容組的電源端相連，所述電阻R2的另一端和去耦電容C1的另一端均接地；所述超級電容組包括多個超級電容器，所述的多個超級電容器之間依次串聯在一起；所述的每個超級電容器的兩端均并接有一個分壓電阻；所述的多個超級電容器中，在每兩個相鄰的超級電容器非接觸的兩端均并接有一個穩壓二極管。

本發明與現有技術相比具有以下有益效果：

1、本發明中，充電電路包括供電電源、穩壓電路、反饋控制電路和超級電容組，供電電源為穩壓電路提供電源，穩壓電路向超級電容組進行穩定的充電，反饋控制電路從穩壓電路向超級電容組充電的線路上采集充電電壓信號，然后將充電電壓信號反饋給穩壓電路，進而控制穩壓電路輸出合適的充電電壓給超級電容組，本充電電路無需MCU的干預即可實現對充電電壓的調節，結構簡單，成本低廉。