[實用新型]一種超級電容大電流充放電電路

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420116683.2
• 申請日: 2014-03-14
• 公開（公告）號: CN204144972U
• 公開（公告）日: 2015-02-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張建;陳根潮;張育民
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南芯豐微電子有限責(zé)任公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00
• 代理公司: 深圳市興科達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44260
• 代理人: 王翀

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及電子電路領(lǐng)域，具體涉及一種超級電容大電流充放電電路。?

背景技術(shù)

在電子產(chǎn)品中，常常會使用超級電容組進(jìn)行儲能，為后級供電的情況，超級電容的優(yōu)點是功率密度高、充放電時間短、循環(huán)壽命長、工作溫度范圍寬，這些特性使得超級電容非常適合于需要快速提供大功率輸出的場合。超級電容已經(jīng)廣泛應(yīng)用于汽車電子、綠色新電源、航空等多種領(lǐng)域，其在實際應(yīng)用中的可靠性得到了驗證。成功的案例包括上海推出的超級電容公交車，采用超級電容作為動力來源；Airbus空中客車公司在A380上采用了100F的超級電容為登機門、應(yīng)急門提供動力。?

在常見的電路設(shè)計中，基本都采用充電管理電路對超級電容充電，負(fù)載需要供能時由超級電容放電來實現(xiàn)，供能的因素涉及到負(fù)載需求能量的周期、每周期需求能量多少、每周期充入的能量以及高溫等惡劣環(huán)境下的充放電效率等。?

其中超級電容組中的超級電容可通過并聯(lián)實現(xiàn)容量的擴(kuò)展，也可以通過串聯(lián)實現(xiàn)電壓的升高(普通的超級電容滿電電壓為2.7V)，數(shù)量越多，容量越大，可存儲的能量也越多，在后段單位時間需求能量較多的情況下，提高存儲容量更能滿足能量需求，但也同時對單位時間充入的能量也提出了相應(yīng)要求，即對充放電電能力的要求。?

在超級電容通常應(yīng)用情況下，充放電周期都較長，從幾秒到到數(shù)分鐘數(shù)小時不等，如上面提到的“Airbus空中客車公司在A380上采用了100F的超級電容為登機門、應(yīng)急門提供動力”案例，案例中登機門與應(yīng)急門的開啟關(guān)閉頻率較低，有充足的時間進(jìn)行超級電容充電動作，并且使用次數(shù)較少，超級電容采用容量冗余設(shè)計后，一次充電甚至可進(jìn)行多次開關(guān)們動作。?

但是，在一些特殊場合，例如本文中要介紹的與衛(wèi)星通信的天線部分的供能場合，此天線是用于北斗手持型用戶機的外置天線，承擔(dān)了手持機與北斗衛(wèi)星通信實現(xiàn)信息交互的重要功能，并且對發(fā)射持續(xù)時間以及發(fā)射周期提出了明確要求，即對超級電容部分的單位時間內(nèi)供能以及充放電時間提出了挑戰(zhàn)。?

在此天線中，要求超級電容在1秒頻度下，其中300mS輸出功率為29.7W，剩余700mS為發(fā)射間隙，用于充電管理電路對超級電容組進(jìn)行充能。且由于此天線能量供應(yīng)緊張的背景下，就對能量傳遞的效率提出了要求。在此關(guān)于超級電容組的能量選擇，作個簡單說明：通過計算可知，在發(fā)射時超級電容需要能夠輸出7A的電流。由于采用2個2并2串超級電容組并聯(lián)，減少電流的壓力，將每組電流壓力降到3.5A，即分配到每個電容單體的脈沖電流為?1.75A，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于一般超級電容的瞬沖電流指標(biāo)(此10F超級電容脈沖電流可以達(dá)到5.87A)，故，只要所選超級電容組大于10F，則可滿足放電能量需求。故對充放電能力要求與超級電容組容量并無直接關(guān)聯(lián)。?

綜上，充電電流需達(dá)到2.4A才能滿足供能需求，在此就需要一種大電流充電電路來滿足后段能量需求，市面上普通的高效充電管理IC很難達(dá)到此大電流，如較突出的凌特的LC4425，在LDO模式工作時效率最高，但最大充電電流不大于2A，無法滿足要求。?

實用新型內(nèi)容

為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型的目的在于提供能夠很好的實現(xiàn)大電流充放電的一種超級電容大電流充放電電路。?

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術(shù)方案是：一種超級電容大電流充放電電路，包括兩組充電管理電路和兩組超級電容組，其中，第一充電管理電路與第一超級電容組連接，第一超級電容組與電流平衡電路相連接；第二充電管理電路與第二超級電容組連接，第二超級電容組與電流平衡電路相連接；電流平衡電路與負(fù)載相連接。?

本實用新型采用上述技術(shù)方案的有益效果是：本實用新型通過第一充電管理電路和第一超級電容組，第二充電管理電路和第二超級電容組形成兩套功能協(xié)調(diào)工作，能夠滿足大電流使用的場合，再通過電流平衡電路可有效平衡放電時兩套功能系統(tǒng)的電壓差，本實用性電路并非單純提高充電電流，而是通過增加供能儲能電路，間接倍增了充電電流，也就提高了供能效率，組合電路實現(xiàn)了更大電流充放電。?

附圖說明

圖1為本實用新型的電路工作方式結(jié)構(gòu)示意圖。?

圖2為本實用新型第一充電管理電路及第一超級電容組電路圖。?

圖3為本實用新型第二充電管理電路及第二超級電容組電路圖。?

圖4為本實用新型放電電流平衡電路圖。?

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進(jìn)一步的說明，但不構(gòu)成對本實用新型的任何限制。?