一種超級電容充電控制電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種超級電容充電控制電路，包括：輸入防反接電路、開關(guān)控制電路、充電恒流電路、充電電壓檢測電路；所述輸入防反接電路與所述開關(guān)控制電路串聯(lián)連接，所述開關(guān)控制電路與所述充電電壓檢測電路串聯(lián)連接，所述充電恒流電路一端與開關(guān)控制電路連接、另一端與充電電壓檢測電路的輸出端連接。本發(fā)明的恒流和限壓的動作機制，是由恒流二極管、穩(wěn)壓二極管的固有物理特性決定的，并不依賴于單片機及其程序的正常運行；本發(fā)明不采用常見充電控制電路的線性直流穩(wěn)壓電路，沒有線性調(diào)整元件帶來的電能損耗，實現(xiàn)了較高的電源效率。
【專利說明】一種超級電容充電控制電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種超級電容充電控制電路，尤其涉及一種能夠有效限定充電電流和充電上限電壓的電容充電控制電路。
【背景技術(shù)】
[0002]超級電容容量大、耐壓低，可以大電流充放電，常會配置在電源匱乏的場合，用來儲存能量，以驅(qū)動大電流、短時工作的負載。超級電容的儲能應(yīng)用，通常要求進行恒定的小電流、長時間充電，當電壓到達設(shè)計的上限電壓時，控制電路能夠自動關(guān)斷充電電路，停止充電，以免超級電容過充損壞。
[0003]實現(xiàn)以上控制要求，傳統(tǒng)的做法是:輸入電源電壓先經(jīng)過一級受單片機控制的線性穩(wěn)壓電源，將電壓穩(wěn)定在超級電容的設(shè)計上限電壓附近(通常略高于上限電壓)，再經(jīng)過一級恒流源電路(通常由三極管或?qū)Ｓ眯酒瑸楹诵臉?gòu)成)，對超級電容進行恒流充電；另有電壓監(jiān)測電路(通常是ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換電路)，持續(xù)監(jiān)視超級電容的電壓變化并報告給單片機，當電壓達到設(shè)計上限電壓時，由單片機控制關(guān)斷穩(wěn)壓電源，停止對超級電容充電。
[0004]上述常見的充電控制電路存在以下問題:一、高度依賴單片機系統(tǒng)軟硬件可靠運行，控制復(fù)雜，可靠性不高；二、硬件電路復(fù)雜，成本偏高；三、在輸入電源電壓與超級電容設(shè)計上限電壓相差較大時電源效率不高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的就是為了解決以上問題，提出了 一種超級電容充電控制電路，該控制電路結(jié)構(gòu)簡單、安全可靠、電源效率高，同時不依賴于單片機的正常運行，即使單片機硬件故障或程序跑飛，也不至于因過流、過壓而引發(fā)災(zāi)難性故障。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0007]一種超級電容充電控制電路，其特征是，包括:輸入防反接電路、開關(guān)控制電路、充電恒流電路、充電電壓檢測電路；所述輸入防反接電路與所述開關(guān)控制電路串聯(lián)連接，所述開關(guān)控制電路與所述充電電壓檢測電路串聯(lián)連接，所述充電恒流電路一端與開關(guān)控制電路連接、另一端與充電電壓檢測電路的輸出端連接。
[0008]開關(guān)控制電路的充電使能信號端EN受單片機控制，充電使能信號EN為高電平，開啟充電，充電使能信號EN為低電平，停止充電。
[0009]當電壓上升到設(shè)計上限電壓時，不管單片機是否正常工作，充電電壓檢測電路中的穩(wěn)壓二極管都會向開關(guān)控制電路提供反饋信號，使開關(guān)控制電路關(guān)斷，停止充電。
[0010]所述輸入防反接電路包括二級管Dl和二極管D2 ;所述二級管Dl的正極與直流電壓輸入端Vin連接、二級管Dl的負極與開關(guān)控制電路連接；所述二級管D2的正極接地、負極與所述二級管Dl的負極連接。
[0011]所述開關(guān)控制電路包括場效應(yīng)管Q1，三極管Q2，電阻R1-R4 ;所述場效應(yīng)管Ql的源極S與所述輸入防反接電路連接，場效應(yīng)管Ql的漏極D與所述充電恒流電路連接，場效應(yīng)管Ql的柵極G分別與電阻Rl和電阻R2的一端連接，所述電阻Rl的另一端接入場效應(yīng)管Ql的源極S，所述電阻R2的另一端接入三極管Q2的集電極；電阻R4的一端與來自單片機的使能控制信號EN連接、另一端與三極管Q2的基極連接，電阻R3的一端與三極管Q2的基極連接，另一端接地，三極管Q2的發(fā)射極接地、基極與所述充電電壓檢測電路連接。
[0012]所述充電恒流電路包括恒流二極管CRDl ;所述恒流二極管CRDl的一端與開關(guān)控制電路連接、另一端與充電電壓檢測電路的輸出端連接，所述恒流二極管CRDl同時連接到受控制充電的超級電容。
[0013]所述充電電壓檢測電路包括三極管Q3、電阻R5、電阻R6和穩(wěn)壓二極管DZ3 ;所述三極管Q3的集電極與開關(guān)控制電路連接、發(fā)射極接地，所述電阻R5的一端與三極管Q3的基極連接、另一端與穩(wěn)壓二極管DZ3的正極連接，所述電阻R6的一端與三極管Q3的發(fā)射極連接、另一端與穩(wěn)壓二極管DZ3的正極連接，所述穩(wěn)壓二極管DZ3的負極與充電電壓輸出端Vout連接。
[0014]本發(fā)明的有益效果:
[0015]1.本發(fā)明可以實現(xiàn)對超級電容充電的控制，同時當充電電壓到達上限電壓時，如果因某種原因造成單片機工作異常，沒有及時將充電使能端置低，電壓檢測電路仍可以通過向充電開關(guān)控制電路提供反饋信號，以可靠地關(guān)斷充電開關(guān)停止充電，以免因過充造成超級電容的損壞。
[0016]2.本發(fā)明的恒流和限壓的動作機制，是由恒流二極管、穩(wěn)壓二極管的固有物理特性決定的，并不依賴于單片機及其程序的正常運行，即使單片機硬件故障或程序跑飛，也不至于因過流、過壓而引發(fā)災(zāi)難性故障。
[0017]3.本發(fā)明不采用常見充電控制電路的線性直流穩(wěn)壓電路，沒有線性調(diào)整元件帶來的電能損耗，實現(xiàn)了較高的電源效率。
[0018]4.本發(fā)明電路簡單、安全可靠、電源效率高。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明的電路圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0021]如圖1所示，一種超級電容充電控制電路，包括輸入防反接電路、開關(guān)控制電路、充電恒流電路、充電電壓檢測電路。
[0022]所述輸入防反接電路由二級管Dl和二極管D2組成。輸入直流電壓Vin首先通過輸入防反接電路連接到后級的充電開關(guān)控制電路。輸入直流電壓Vin無論通過二極管Dl的正極輸入，還是通過二極管D2的正極輸入，都可以保證正確輸入到后級充電開關(guān)控制電路的場效應(yīng)管Ql的源極S，起到了反接保護的作用。
[0023]所述開關(guān)控制電路包括場效應(yīng)管Ql，三極管Q2，電阻Rl，電阻R2，電阻R3和電阻R4。所述場效應(yīng)管Ql的源極S與所述輸入防反接電路連接，場效應(yīng)管Ql的漏極D與所述充電恒流電路連接，場效應(yīng)管Ql的柵極G分別與電阻Rl和電阻R2的一端連接，所述電阻Rl的另一端接入場效應(yīng)管Ql的源極S，所述電阻R2的另一端接入三極管Q2的集電極；電阻R4的一端與來自單片機的使能控制信號EN連接、另一端與三極管Q2的基極連接，電阻R3的一端與三極管Q2的基極連接，另一端接地，三極管Q2的發(fā)射極接地、基極與所述充電電壓檢測電路連接。
[0024]所述充電恒流電路包括恒流二極管CRD1。恒流二極管CRDl的一端與開關(guān)控制電路連接，另一端與充電電壓檢測電路的輸出端連接后接入充電電壓輸出端Vout，同時連接至授控制充電的超級電容。通過充電恒流電路，可以實現(xiàn)以恒定的電流為超級電容充電。
[0025]所述充電電壓檢測電路，包括三極管Q3，電阻R5，電阻R6，穩(wěn)壓二極管DZ3。充電電壓Vout與穩(wěn)壓二極管DZ3的負極連接，DZ3的正極分別于電阻R5和電阻R6的一端連接；電阻R6的另一端接地；電阻R5的另一端與三極管Q3的基極連接；三極管Q3的發(fā)射極接地；三極管Q3的集電極分別與電阻R3和電阻R4的公共連接點連接。
[0026]開關(guān)控制電路的充電使能端EN受單片機控制，充電使能信號EN為高電平，開啟充電，充電使能信號EN為低電平，停止充電。
[0027]當電壓上升到設(shè)計上限電壓時，電壓檢測電路向充電開關(guān)控制電路提供反饋信號，開關(guān)控制電路關(guān)斷。具體的動作過程是:電壓沒有達到設(shè)計上限壓電時，穩(wěn)壓二極管DZ3不導(dǎo)通，相當于開路；電壓上升到設(shè)計上限電壓時，穩(wěn)壓二極管DZ3逆向?qū)?，進入穩(wěn)壓工作狀態(tài)，DZ3陽極的電壓會逐步升高，這個電壓經(jīng)R5加到三極管Q3的基極，使Q3導(dǎo)通，Q3的導(dǎo)通將Q2的基極電壓拉低，使Q2和Ql相繼關(guān)斷。因此，當充電電壓到達上限電壓時，如果因某種原因造成單片機工作異常，沒有及時將充電使能端置低，電壓檢測電路仍可以通過向充電開關(guān)控制電路提供反饋信號，關(guān)斷開關(guān)控制電路，停止充電，以免因過充造成超級電容的損壞。
[0028]上述雖然結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進行了描述，但并非對本發(fā)明保護范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護范圍以內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種超級電容充電控制電路，其特征是，包括:輸入防反接電路、開關(guān)控制電路、充電恒流電路、充電電壓檢測電路；所述輸入防反接電路與所述開關(guān)控制電路串聯(lián)連接，所述開關(guān)控制電路與所述充電電壓檢測電路串聯(lián)連接，所述充電恒流電路一端與開關(guān)控制電路連接、另一端與充電電壓檢測電路的輸出端連接；開關(guān)控制電路的充電使能信號端EN受單片機控制； 當電壓上升到設(shè)計上限電壓時，不管單片機是否正常工作，充電電壓檢測電路中的穩(wěn)壓二極管都會向開關(guān)控制電路提供反饋信號，使開關(guān)控制電路關(guān)斷，停止充電。
2.如權(quán)利要求1所述的一種超級電容充電控制電路，其特征是，所述輸入防反接電路包括二級管Dl和二極管D2 ;所述二級管Dl的正極與直流電壓輸入端Vin連接、二級管Dl的負極與開關(guān)控制電路連接；所述二級管D2的正極接地、負極與所述二級管Dl的負極連接。
3.如權(quán)利要求1所述的一種超級電容充電控制電路，其特征是，所述開關(guān)控制電路包括場效應(yīng)管Q1，三極管Q2，電阻R1-R4 ;所述場效應(yīng)管Ql的源極S與所述輸入防反接電路連接，場效應(yīng)管Ql的漏極D與所述充電恒流電路連接，場效應(yīng)管Ql的柵極G分別與電阻Rl和電阻R2的一端連接，所述電阻Rl的另一端接入場效應(yīng)管Ql的源極S，所述電阻R2的另一端接入三極管Q2的集電極；電阻R4的一端與來自單片機的使能控制信號EN連接、另一端與三極管Q2的基極連接，電阻R3的一端與三極管Q2的基極連接，另一端接地，三極管Q2的發(fā)射極接地、基極與所述充電電壓檢測電路連接。
4.如權(quán)利要求1所述的一種超級電容充電控制電路，其特征是，所述充電恒流電路包括恒流二極管CRDl ;所述恒流二極管CRDl的一端與開關(guān)控制電路連接、另一端與充電電壓檢測電路的輸出端連接，所述恒流二極管CRDl同時連接到受控制充電的超級電容。
5.如權(quán)利要求1所述的一種超級電容充電控制電路，其特征是，所述充電電壓檢測電路包括三極管Q3、電阻R5、電阻R6和穩(wěn)壓二極管DZ3 ;所述三極管Q3的集電極與開關(guān)控制電路連接、發(fā)射極接地，所述電阻R5的一端與三極管Q3的基極連接、另一端與穩(wěn)壓二極管DZ3的正極連接，所述電阻R6的一端與三極管Q3的發(fā)射極連接、另一端與穩(wěn)壓二極管DZ3的正極連接，所述穩(wěn)壓二極管DZ3的負極與充電電壓輸出端Vout連接。
【文檔編號】H02J7/00GK103501031SQ201310468764
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年10月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月9日
【發(fā)明者】楊震威, 李長忠 申請人:山東康威通信技術(shù)股份有限公司