[實用新型]一種超級電容充電開關及防倒灌保護電路

有效

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• 申請日: 2019-04-11
• 公開（公告）號: CN209982331U
• 公開（公告）日: 2020-01-21
• 發(fā)明（設計）人: 趙宇;李貴;汪海波;王永勝;侯世英
• 申請（專利權）人: 國華巴彥淖爾(烏拉特中旗)風電有限公司;重慶大學
• 主分類號: H02M1/32
• 分類號: H02M1/32
• 代理公司: 50237 重慶縉云專利代理事務所(特殊普通合伙)
• 代理人: 王翔

本實用新型公開一種超級電容充電開關及防倒灌保護電路，包括方波信號發(fā)生電路、超級電容充電電源、電荷泵升壓電路、穩(wěn)壓電路、超級電容、電壓采樣比較電路、開關電路和防倒灌電路。方波信號發(fā)生電路為電荷泵升壓電路提供電壓；超級電容充電電源為電荷泵升壓電路提供電壓，電荷泵升壓電路輸出電壓；穩(wěn)壓電路穩(wěn)定電荷泵升壓電路的輸出電壓；電壓采樣比較電路監(jiān)測超級電容的電壓U4和超級電容充電電源的電壓U2；若U4≥U2，則開關電路和防倒灌電路斷開，超級電容充電電源不向超級電容充電；若電壓U4<電壓U2，則開關電路和防倒灌電路導通，超級電容充電電源向超級電容充電。本實用新型解決了用MOSFET和二極管實現(xiàn)防倒灌功能時，功率損耗和溫升大的問題。

技術領域

本實用新型涉及超級電容充電保護電路，具體是一種超級電容充電開關及防倒灌保護電路。

背景技術

超級電容作為儲能元件，在電容能量消耗殆盡時，需要及時進行對電容充電，防反灌保護電路用于防止超級電容電壓高于電源電壓，導致電流反灌流入電源，造成電源損壞，現(xiàn)有技術中大多采用串聯(lián)二極管的方式進行反灌保護，但在大電流的情況下，由于二極管固有的管壓降，將產生不小的損耗，比如管壓降為0.5V的二極管流過10A電流時，產生的損耗為0.5V×10A＝5W。同時導致二極管較大的溫升，若不能良好散熱，極易引起二極管損壞。

現(xiàn)有技術中，存在利用P溝道MOSFET實現(xiàn)電流反灌保護的方法，但相比于N溝道MOSFET，P溝道MOSFET有著較大的等效導通內阻，在大電流通過時，也將產生不小的功率損耗，所以為降低功率損耗，應使用N溝道MOSFET實現(xiàn)電流反灌保護。

若使用N溝道MOSFET，若和充電電源的正極串聯(lián)，則需要驅動電源電壓高于充電電源，現(xiàn)有技術中，存在將MOSFET和充電電源的負極串聯(lián)的方法，該方法驅動電壓只滿足大于N溝道MOSFET的導通電壓即可，但這樣將導致充電電源的負極和超級電容的負極沒有直接連接，將造成一定程度的EMI影響。

實用新型內容

本實用新型的目的是解決現(xiàn)有技術中存在的問題。

為實現(xiàn)本實用新型目的而采用的技術方案是這樣的，一種超級電容充電開關及防倒灌保護電路，主要包括方波信號發(fā)生電路、超級電容充電電源、電荷泵升壓電路、穩(wěn)壓電路、超級電容、電壓采樣比較電路、開關電路和防倒灌電路。

所述方波信號發(fā)生電路為電荷泵升壓電路提供電壓U1。

所述超級電容充電電源為電荷泵升壓電路提供電壓U2。

所述電荷泵升壓電路在接收到電壓U1和電壓U2后，輸出電壓 U3。U3>U2。

所述穩(wěn)壓電路穩(wěn)定電荷泵升壓電路的輸出電壓U3。

所述電壓采樣比較電路監(jiān)測超級電容的電壓U4和超級電容充電電源的電壓U2。若電壓U4≥電壓U2，則開關電路和防倒灌電路斷開，超級電容充電電源不向超級電容充電。若電壓U4<電壓U2，則開關電路和防倒灌電路導通，超級電容充電電源向超級電容充電。

所述方波信號發(fā)生電路結構如下：

555時基芯片的1號引腳接地。

555時基芯片的2號引腳串聯(lián)電容C18后接地。555時基芯片的 2號引腳串聯(lián)電阻R11后接入555時基芯片的4接口。555時基芯片的2號引腳串聯(lián)電阻R11后接入555時基芯片的8接口。555時基芯片的2號引腳串聯(lián)電阻R14后接入555時基芯片的7接口。

555時基芯片的3號引腳向電荷泵升壓電路的電容C13輸出電壓 U1。

555時基芯片的5號引腳串聯(lián)電容C19后接地。

555時基芯片的6號引腳串聯(lián)電容C18后接地。

電荷泵升壓電路結構如下：