放大器用超級(jí)電容器式電池供電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種放大器用超級(jí)電容器式電池供電系統(tǒng)，包括供電模塊，其包括交替充放電且結(jié)構(gòu)相同的第一電源與第二電源，均包括兩組串接的超級(jí)電容器組；充電模塊，包括正、負(fù)電源充電器，它們的電源輸入端分別連接外部交流電源，正、負(fù)電源充電器的電源輸出端分別連接第一、第二電源的正、負(fù)電源輸出端口和公共地端；智能充放電控制模塊，輸入端采集充電模塊的充放電狀態(tài)反饋信息，控制信號(hào)輸出端分別控制連接供電模塊和充電模塊。本發(fā)明通過(guò)控制電路實(shí)現(xiàn)交流電源對(duì)第一、第二電源輪番充放電，實(shí)現(xiàn)對(duì)音頻功率放大器的不間斷供電，并完全杜絕市電交流對(duì)功放電路的干擾，改善音質(zhì)效果實(shí)現(xiàn)HIFI功能。本發(fā)明適用于驅(qū)動(dòng)音頻功率放大器工作。
【專利說(shuō)明】放大器用超級(jí)電容器式電池供電系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于充電電池領(lǐng)域，涉及一種超級(jí)電容器電池，具體地說(shuō)是一種放大器用超級(jí)電容器式電池供電系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]音頻功率放大器從誕生到現(xiàn)在的廣泛應(yīng)用，已有一個(gè)多世紀(jì)的歷史，其性能也不斷發(fā)展更新。隨著音頻功率放大器技術(shù)的不斷發(fā)展，為其供電的供電電源技術(shù)也在不斷發(fā)展。，目前，除了用于多媒體設(shè)備的音頻功率放大器外，大都采用220V市電進(jìn)行供電，而采用220V市電進(jìn)行供電時(shí)，大都需要對(duì)交流電進(jìn)行直流轉(zhuǎn)換，之后利用橋式整流電容對(duì)直流電進(jìn)行濾波后再進(jìn)行供電。
[0003]然而，由于現(xiàn)有的整流濾波電路無(wú)法消除紋波電壓，因此，會(huì)對(duì)音頻信號(hào)產(chǎn)生不同程度的噪音干擾，影響音頻功率放大器的性能。此外，在音頻功率放大器工作時(shí)，受音頻信號(hào)的瞬時(shí)功率影響很大，其供電電壓的波動(dòng)也很大，造成音頻信號(hào)不同程度的失真，直接影響音頻功率放大器的性能，因此，急需對(duì)功率音頻放大器的供電電源進(jìn)行改進(jìn)，以滿足其性能穩(wěn)定的需要。
[0004]目前，由于蓄電池具有方便攜帶、供電電壓受負(fù)載影響極小的優(yōu)點(diǎn)，因此，采用蓄電池作為電源對(duì)音頻功率放大器進(jìn)行供電成為主流，但現(xiàn)有的蓄電池還存在以下的缺點(diǎn):充電時(shí)間長(zhǎng)、充放電次數(shù)少、不能過(guò)度充放電，且不能耐高溫、耐嚴(yán)寒等。因此，蓄電池在音頻功率放大器供電領(lǐng)域及其他領(lǐng)域的應(yīng)用受到限制。如何利用蓄電池為音頻功率放大器進(jìn)行很好地供電，成為了需要攻克的技術(shù)難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題，是提供一種放大器用超級(jí)電容器式電池供電系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠防止紋波電壓，降低紋波對(duì)音頻信號(hào)的影響，提高音頻信號(hào)的精準(zhǔn)度，同時(shí)該供電系統(tǒng)還具有自動(dòng)充、放電功能，充電時(shí)間短，充放電次數(shù)多，且耐高溫、耐嚴(yán)寒等優(yōu)點(diǎn)。
[0006]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
一種放大器用超級(jí)電容器式電池供電系統(tǒng)，它包括
①供電模塊
所述供電模塊包括交替充放電的第一電源與第二電源，第一電源與第二電源結(jié)構(gòu)相同，均包括分別作為正、負(fù)電源的兩組串接的超級(jí)電容器組；
②充電模塊
所述充電模塊包括分別為第一、二電源中作為正極電源的超級(jí)電容器組進(jìn)行充電的正電源充電器，以及分別為第一、第二電源中作為負(fù)極電源的超級(jí)電容器組進(jìn)行充電的負(fù)電源充電器；
所述正、負(fù)電源充電器的電源輸入端分別連接外部交流電源，正電源充電器的電源輸出端分別連接第一、第二電源的正電源輸出端口和供電模塊的公共地端，負(fù)電源充電器的電源輸出端分別連接第一、第二電源的負(fù)電源輸出端口和供電模塊的公共地端；
③智能充放電控制模塊
智能充放電控制模塊的信號(hào)輸入端采集充電模塊的充放電狀態(tài)反饋信息，控制信號(hào)輸出端分別控制連接供電模塊和充電模塊，進(jìn)而控制第一、第二電源的交替充放電。
[0007]作為對(duì)智能充放電控制模塊的限定:
所述智能充放電控制模塊包括作為控制中心的主控單元，用于采集第一、第二電源的充放電狀態(tài)反饋信息的信息采集單元，驅(qū)動(dòng)單元，以及電子開(kāi)關(guān)單元，其中，所述信息采集單元的信號(hào)輸入端接收正負(fù)電源充電器的充放電狀態(tài)反饋信息，信號(hào)輸出端連接主控單元的信號(hào)輸入端，主控單元的控制信號(hào)輸出端通過(guò)驅(qū)動(dòng)單元連接用于控制第一、第二電源交替充放電的電子開(kāi)關(guān)單元，所述電子開(kāi)關(guān)單元分別控制連接供電模塊和充電模塊。
[0008]作為對(duì)智能充放電控制模塊的進(jìn)一步限定:
所述電子開(kāi)關(guān)單元包括第一?第八電子開(kāi)關(guān)；第一、第二電子開(kāi)關(guān)分別對(duì)應(yīng)串接于第一電源的正、負(fù)電源的放電線路上；第三、第四電子開(kāi)關(guān)分別對(duì)應(yīng)串接于第二電源的正、負(fù)電源的放電線路上；第五、第六電子開(kāi)關(guān)分別對(duì)應(yīng)串接于正電源充電器的對(duì)第一、第二電源的正電源充電的線路上；第七、第八電子開(kāi)關(guān)分別對(duì)應(yīng)串接于負(fù)電源充電器的對(duì)第一、第二電源的負(fù)電源充電的線路上；
所述驅(qū)動(dòng)單元包括電子開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路，所述電子開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路的信號(hào)輸入端連接主控單元的脈沖信號(hào)輸出端，電子開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路的信號(hào)輸出端控制連接第一?第八電子開(kāi)關(guān)的控制端。
[0009]作為對(duì)智能充放電控制模塊的更進(jìn)一步限定:
所述電子開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路包括控制電路，以及為控制電路提供電源驅(qū)動(dòng)的電源電路，所述控制電路的信號(hào)輸入端連接脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路的脈沖信號(hào)輸出端，控制電路的電源驅(qū)動(dòng)輸入端連接電源電路的電源輸出端。
[0010]作為對(duì)供電模塊的限定:
所述第一電源的正電源為第一超級(jí)電容器組，負(fù)電源為第二超級(jí)電容器組，
第二電源的正電源為第三超級(jí)電容器組，負(fù)電源為第四超級(jí)電容器組，
所述第一超級(jí)電容器組與第二超級(jí)電容器組串聯(lián)；第三超級(jí)電容器組與第四超級(jí)電容器組串聯(lián)；第一超級(jí)電容器組的正極與第一二極管、第一電子開(kāi)關(guān)串接的輸出端，以及第三超級(jí)電容器組的正極與第三二極管、第三電子開(kāi)關(guān)串接的輸出端共同作為供電模塊的正電源輸出端；第二超級(jí)電容器組的負(fù)極與第二二極管、第二電子開(kāi)關(guān)串接的輸出端，以及第四超級(jí)電容器組的負(fù)極與第四二極管、第四電子開(kāi)關(guān)串接的輸出端共同作為供電模塊的負(fù)電源輸出端；第一超級(jí)電容器組、第三超級(jí)電容器組的負(fù)極與第二超級(jí)電容器組、第四超級(jí)電容器組的正極連接作為供電模塊的公共地端；
第一、第三超級(jí)電容器組的正極還分別連接正電源充電器的兩個(gè)充電輸出端，第二、第四超級(jí)電容器組的負(fù)極還分別連接負(fù)電源充電器的兩個(gè)充電輸出端，正、負(fù)電源充電器的公共地端與供電模塊的公共地端相連。
[0011]作為對(duì)供電模塊的進(jìn)一步限定:
所述第一?第四超級(jí)電容器組的結(jié)構(gòu)相同，均包括若干個(gè)串接的超級(jí)電容器，且第一?第四超級(jí)電容器組的每個(gè)超級(jí)電容器兩端分別并聯(lián)有過(guò)壓保護(hù)電路。[0012]作為對(duì)供電模塊的更進(jìn)一步限定:
所述供電模塊還包括兩個(gè)串接的負(fù)載電容，為串聯(lián)的第一儲(chǔ)能電解電容與第二儲(chǔ)能電解電容，所述第一儲(chǔ)能電解電容與第二儲(chǔ)能電解電容構(gòu)成的串聯(lián)電路并聯(lián)在第一電源、第二電源的兩端，第一儲(chǔ)能電解電容與第二儲(chǔ)能電解電容串接電路的兩端分別與供電模塊的正、負(fù)輸出端相連，第一儲(chǔ)能電解電容與第二儲(chǔ)能電解電容串聯(lián)電路的中間節(jié)點(diǎn)與供電模塊的公共地端相連。
[0013]作為對(duì)正、負(fù)電源充電器的限定:
所述正電源充電器與負(fù)電源充電器的結(jié)構(gòu)相同，均包括PMW控制器、恒流充電器、充電過(guò)壓保護(hù)和充放電狀態(tài)檢測(cè)電路；所述PWM控制器的輸入端連接外部交流電源，正電源信號(hào)輸出端串接恒流充電器的輸入端，恒流充電器的輸出端通過(guò)串接的電子開(kāi)關(guān)連接第一、第二電源的正負(fù)電源端，PWM控制其的負(fù)電源信號(hào)輸出端連接第一、第二電源的接地端；所述充電過(guò)壓保護(hù)和充放電狀態(tài)檢測(cè)電路并接于正電源充電器和負(fù)電源充電器的公共地端與充電端。
[0014]綜上，由于采用了上述的技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，所取得的技術(shù)進(jìn)步在于:
(1)本發(fā)明的供電模塊設(shè)有兩個(gè)電源，可以在智能充放電控制模塊的控制下交替自動(dòng)充、放電，對(duì)音頻功率放大器交替、無(wú)間歇供電，保證音頻功率放大器應(yīng)用電路的工作可靠性，且不直接使用外部220V交流電源，能消除紋波電壓，降低紋波電壓對(duì)音頻信號(hào)的影響；
(2)第一、第二電源均由超級(jí)電容器組串接而成，因此，第一、第二電源具有電容量大、充電快、充放電次數(shù)多、耐高溫、耐嚴(yán)寒等優(yōu)點(diǎn)；
(3)第一、第二電源的超級(jí)電容器組中的單個(gè)超級(jí)電容器均由串接的超級(jí)電容器構(gòu)成，每個(gè)超級(jí)電容器兩端均并聯(lián)有過(guò)壓保護(hù)電路，因此，本發(fā)明的供電模塊不會(huì)因過(guò)度充、放電而損壞；
(4)第一至第四超級(jí)電容器組均設(shè)有過(guò)壓保護(hù)電路，可以令第一、第二電源輸出類似電池供電一樣恒定的電壓，保證為音頻功率放大器提供恒定的驅(qū)動(dòng)電壓。
[0015]綜上所述，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制方便，通過(guò)控制電路實(shí)現(xiàn)交流電源對(duì)第一、第二電源輪番充電，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)在任一時(shí)刻令第一、第二電源輪流對(duì)音頻功率放大器的供電，同時(shí)實(shí)現(xiàn)直流蓄電池式的超低內(nèi)阻穩(wěn)壓輸出功能，并完全杜絕市電交流對(duì)功放電路的干擾，改善音質(zhì)效果實(shí)現(xiàn)HIFI功能。
[0016]本發(fā)明適用于驅(qū)動(dòng)音頻功率放大器工作。
[0017]本發(fā)明下面將結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖與具體實(shí)施例作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1是本發(fā)明實(shí)施例的原理框圖；
圖2為本發(fā)明實(shí)施例的電路原理圖；
圖3是本發(fā)明實(shí)施例中由N個(gè)超級(jí)電容器串聯(lián)而成的超級(jí)電容器組示意圖；
圖4是本發(fā)明實(shí)施例中構(gòu)成超級(jí)電容器組中單個(gè)超級(jí)電容器的限壓保護(hù)電路的電路
圖；
圖5是本發(fā)明實(shí)施例中超級(jí)電容器組中過(guò)壓保護(hù)及充電狀態(tài)檢測(cè)電路的電路圖； 圖6是本發(fā)明實(shí)施例中超級(jí)電容器組中放電狀態(tài)檢測(cè)電路的電路圖；
圖7是本發(fā)明實(shí)施例中超級(jí)電容器組放電時(shí)，在時(shí)間t內(nèi)電壓隨時(shí)間變化的曲線示意
圖；
圖8是本發(fā)明實(shí)施例中脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路所產(chǎn)生的脈沖信號(hào)的波形示意圖。
[0019]圖中:1?供電模塊,2?充電模塊,21?正電源充電器,22?負(fù)電源充電器,3?智能充放電控制模塊，31?主控單元，32?信息采集單元，33?驅(qū)動(dòng)單元，41?控制電路，42?電源電路。
【具體實(shí)施方式】
[0020]實(shí)施例一種放大器用超級(jí)電容器式電池供電系統(tǒng)
本實(shí)施例為一種放大器用超級(jí)電容器式電池供電系統(tǒng)，參考圖1，它包括:
(I)供電模塊I
供電模塊I包括交替充放電的第一電源與第二電源，第一電源與第二電源結(jié)構(gòu)相同，均包括分別作為正、負(fù)電源的兩組超級(jí)電容器組。具體結(jié)構(gòu)如圖2所示:
第一電源包括串接的第一超級(jí)電容器組Cl與第二超級(jí)電容器組C2，其中第一超級(jí)電容器組Cl的負(fù)極與第二超級(jí)電容器組C2的正極連接，第一超級(jí)電容器組Cl的正極通過(guò)第一二極管D1、第一電子開(kāi)關(guān)Ml輸出后作為第一電源的正極，第二超級(jí)電容器組C2的負(fù)極通過(guò)第三二極管D3、第二電子開(kāi)關(guān)M2輸出后作為第一電源的負(fù)極，同時(shí)第一超級(jí)電容器組Cl的正極還作為自身的充電輸入端Al，第二超級(jí)電容器組C2的負(fù)極作為自身的充電輸入端A2。
[0021]第二電源包括串接的第三超級(jí)電容器組C3與第四超級(jí)電容器組C4，其中第三超級(jí)電容器組C3的負(fù)極與第四超級(jí)電容器組C4的正極連接，第三超級(jí)電容器組C3的正極通過(guò)第五二極管D5、第三電子開(kāi)關(guān)M3輸出后作為第二電源的正極，第四超級(jí)電容器組C4的負(fù)極通過(guò)第七二極管D7、第四電子開(kāi)關(guān)M4輸出后作為第二電源的負(fù)極，同時(shí)第一超級(jí)電容器組Cl的正極還作為自身的充電輸入端Al，第二超級(jí)電容器組C2的負(fù)極作為自身的充電輸入端A2。
[0022]而第一電源與第二電源的正極共同連接作為供電模塊I的正極輸出端+VCC，第一電源與第二電源的負(fù)極共同連接作為供電模塊I的負(fù)極輸出端-VCC，第一超級(jí)電容器組Cl、第三超級(jí)電容器組C3的負(fù)極分別與第二超級(jí)電容器組C2、第四超級(jí)電容器組C4的正極連接處作為供電模塊I的公共地端B。
[0023]上述的第一超級(jí)電容器組Cl、第二超級(jí)電容器組C2、第三超級(jí)電容器組C3、第四超級(jí)電容器組C4的結(jié)構(gòu)也是完全相同的，均包括若干個(gè)串接的超級(jí)電容器，所述若干個(gè)超級(jí)電容器如圖3所示依次串接而成相應(yīng)的超級(jí)電容器組，本實(shí)施例中每組超級(jí)電容器組Cl?C4均采用的為20個(gè)超級(jí)電容器串接而成，在具體實(shí)施時(shí)，可以根據(jù)音頻功率放大器所需要的電源電壓選擇串聯(lián)超級(jí)電容器的個(gè)數(shù)。
[0024]上述的第一至第四電子開(kāi)關(guān)Ml?M4結(jié)構(gòu)也是完全相同的，均采用一個(gè)二極管與一個(gè)MOS開(kāi)關(guān)器件構(gòu)成。在以第一電子開(kāi)關(guān)Ml為例,包括第一 MOS管、第二二極管D2,第二二極管D2的陽(yáng)極與第一 MOS管的源極連接，第二二極管D2的陰極與第一 MOS管的漏極連接，所述第一 MOS管的漏極通過(guò)第一二極管Dl連接第一超級(jí)電容器組Cl的正極，源極連接供電模塊I正電源輸出端+VCC(但如果所使用的MOS開(kāi)關(guān)器件內(nèi)部集成了反向并聯(lián)漏源兩端的二極管，圖中并聯(lián)在漏極與源極兩端的二極管可以省略，本實(shí)例采用通用的方式即認(rèn)為需要并聯(lián)在漏源兩端的二極管)。第二電子開(kāi)關(guān)M2則由第四二極管D4、第二 MOS管構(gòu)成；第三電子開(kāi)關(guān)M3則由第六二極管D6、第三MOS管構(gòu)成；第四電子開(kāi)關(guān)M4則由第八二極管D8、第四MOS管構(gòu)成，并且第二至第四電子開(kāi)關(guān)M2~M4中各個(gè)器件的連接關(guān)系與第一電子開(kāi)關(guān)Ml中各器件的連接關(guān)系一致。
[0025]而為了保證超級(jí)電容器組Cl~C4中每個(gè)超級(jí)電容器的充電安全，在每個(gè)超級(jí)電容器的兩端均并聯(lián)有結(jié)構(gòu)相同的限壓保護(hù)電路，所述限壓保護(hù)電路如圖4所示，包括PNP三極管Ql與第四電阻R4構(gòu)成的開(kāi)關(guān)電路，以及穩(wěn)壓器第一穩(wěn)壓器DW1、第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3構(gòu)成的第一基準(zhǔn)電壓電路，所述第一穩(wěn)壓管DWl的參考端與第一電阻Rl和第二電阻R2的連接中點(diǎn)相連，所述第一穩(wěn)壓管DWl的陰極與第三電阻R3連接的中間節(jié)點(diǎn)直接連接三極管Ql的基極，三極管Ql的發(fā)射極通過(guò)第四電阻R4與第二電阻R2、第三電阻R3各自的另一端相連接與其自身的集電極與第五電阻R5的另一端、第一穩(wěn)壓管DWl的陽(yáng)極的連接點(diǎn)作為限壓保護(hù)電路的兩個(gè)輸出端，連接每個(gè)超級(jí)電容器組Cl~C4中的每個(gè)超級(jí)電容器的兩端。
[0026](2)充電模塊2
充電模塊2用于對(duì)供電模塊I中的第一電源與第二電源進(jìn)行充電。所述充電模塊2包括分別為第一、二電源中作為正極電源的超級(jí)電容器組進(jìn)行充電的正電源充電器21，以及分別為第一、第二電源中作為負(fù)極電源的超級(jí)電容器組進(jìn)行充電的負(fù)電源充電器22。
[0027]所述正電 源充電器21、負(fù)電源充電器22的電源輸入端分別連接外部交流電源，正電源充電器21的電源輸出端分別連接第一、第二電源的正極端口 A1、A2和供電模塊I的公共地端B，負(fù)電源充電器22的電源輸出端分別連接第一、第二電源的負(fù)極端口 A3、A4和供電模塊I的公共地端B。
[0028]上述正電源充電器21、負(fù)電源充電器22的結(jié)構(gòu)相同，均包括PWM控制器、恒流充電器、兩個(gè)電子開(kāi)關(guān)以及兩個(gè)充電過(guò)壓保護(hù)及充放電狀態(tài)檢測(cè)模塊。以正電源充電器21為例，如圖2所不，它包括第一 PWM控制器PWM1,第一恒流充電器Ul、第五電子開(kāi)關(guān)M5與第六電子開(kāi)關(guān)M6，第一過(guò)壓保護(hù)及充放電狀態(tài)檢測(cè)模塊和第二過(guò)壓保護(hù)及充放電狀態(tài)檢測(cè)模塊。第一 PWM控制器PWMl的輸入端連接外部220V交流電源，負(fù)極輸出端接地，同時(shí)還連接供電模塊I的公共地端B,正極輸出端連接第一;〖亙流充電器Ul的輸入端,第一;〖亙流充電器Ul的輸出端通過(guò)第五電子開(kāi)關(guān)M5連接供電模塊I的Al端，同時(shí)通過(guò)第六電子開(kāi)關(guān)M6連接供電模塊I的A2端。負(fù)電源充電器22的輸出端分別連接供電模塊I的A3端、A4端，以及公共地端B。第一過(guò)壓保護(hù)及充放電狀態(tài)檢測(cè)模塊并接在端口 A1、B兩端，第二過(guò)壓保護(hù)及充放電狀態(tài)檢測(cè)模塊并接在端口 A2、B兩端。
[0029]相應(yīng)地，負(fù)電源充電器22包括第二 PWM控制器PWM2，第二恒流充電器U2、第七電子開(kāi)關(guān)M7與第八電子開(kāi)關(guān)M8，第三過(guò)壓保護(hù)及充放電狀態(tài)檢測(cè)模塊和第四過(guò)壓保護(hù)及充放電狀態(tài)檢測(cè)模塊，各構(gòu)件間的連接關(guān)系與正電源充電器21的連接關(guān)系相應(yīng)。
[0030]其中，第一過(guò)壓保護(hù)及充放電狀態(tài)檢測(cè)模塊和第二過(guò)壓保護(hù)及充放電狀態(tài)檢測(cè)模塊的電路圖為圖5、圖6中所示的電路:
所述過(guò)壓保護(hù)及充電狀態(tài)檢測(cè)電路采用如圖5所示的結(jié)構(gòu):包括第二穩(wěn)壓器DW2、第五電阻R5、第六電阻R6構(gòu)成的第二基準(zhǔn)電壓電路，第一光電耦合器QA1，以及限流的第七電阻R7和第八電阻R8，其中第二基準(zhǔn)電壓電路與第一基準(zhǔn)穩(wěn)壓電路結(jié)構(gòu)相同，不同之處在于，所述第二穩(wěn)壓管DW2與第七電阻R7之間串接第一光電耦合器QAl的發(fā)光二極管，第一光電耦合器QAl的光敏三極管的集電極作為充電狀態(tài)檢測(cè)輸出端C，發(fā)射極與主控單元的數(shù)字地端相連，且第一光電耦合器QAl的光敏三極管的集電極通過(guò)串接的第八電阻R8與主控單元31的電源相連，第六電阻R6與第七電阻R7的公共連接點(diǎn)和第五電阻R5與第二穩(wěn)壓器DW2陽(yáng)極的接點(diǎn)作為整體過(guò)壓保護(hù)及充電狀態(tài)檢測(cè)電路的輸出端并接于每個(gè)超級(jí)電容器組Cl?C4的兩端。
[0031]所述放電狀態(tài)檢測(cè)電路采用如圖6所示的結(jié)構(gòu):包括穩(wěn)壓器第三穩(wěn)壓器DW3、第九電阻R9、第十電阻RlO構(gòu)成的第三基準(zhǔn)電壓電路，第二光電耦合器QA2，以及限流的第十一電阻Rll和第十二電阻R12，其中第三基準(zhǔn)電壓電路與第二基準(zhǔn)穩(wěn)壓電路結(jié)構(gòu)相同，第二光電耦合器QA2的光敏三極管的集電極與主控單元31的電源相連，發(fā)射極作為放電狀態(tài)檢測(cè)輸出端D，并通過(guò)第十二電阻R12與主控單元31的數(shù)字地端相連，第十電阻R10、第十一電阻Rll公共連接點(diǎn)與第九電阻R9、第三穩(wěn)壓器DW3陽(yáng)極的接點(diǎn)作為放電狀態(tài)檢測(cè)電路的輸出端并接于每個(gè)超級(jí)電容器組Cl?C4的兩端。
[0032]上述圖4至圖6中第一至第三基準(zhǔn)電壓電路中的第一至第三穩(wěn)壓管DWl?DW3均采用可調(diào)節(jié)精密并聯(lián)穩(wěn)壓管LMV431，其與基準(zhǔn)電阻連接方式為現(xiàn)有技術(shù)中常見(jiàn)的接線方式。
[0033]而上述中的第五至第八電子開(kāi)關(guān)M5?M8與第一至第四電子開(kāi)關(guān)Ml?M4的結(jié)構(gòu)相同，均由一個(gè)二極管和一個(gè)MOS器件構(gòu)成，連接關(guān)系均為MOS器件的源極連接恒流充電器的輸出端，漏極連接供電模塊I的充電輸入端，與MOS器件并接的二極管陽(yáng)極接MOS器件的源極，陰極接MOS器件的漏極，柵極接收脈沖控制信號(hào)。
[0034](3)智能充放電控制模塊3
智能充放電控制模塊3的信號(hào)輸入端采集充電模塊2的充放電狀態(tài)反饋信息，控制信號(hào)輸出端控制供電模塊I中的第一、第二電源的交替充放電。
[0035]所述智能充放電控制模塊3包括作為控制中心的主控單元31，以及分別采集正、負(fù)電源充電器信號(hào)的信息米集單兀32。
[0036]所述信息采集單元32的信號(hào)輸出端連接主控單元31的信號(hào)輸出端。主控單元31的控制信號(hào)輸出端通過(guò)驅(qū)動(dòng)單元33連接用于控制連接第一、第二電源交替放電的第一至第四電子開(kāi)關(guān)Ml?M4，同時(shí)還控制連接正電源充電器21、負(fù)電源充電器22中的第五至第八電子開(kāi)關(guān)M5?M8。
[0037]本實(shí)施例中的主控單元31采用PC控制器，信息采集單元32采用現(xiàn)有技術(shù)中的數(shù)字電平識(shí)別，對(duì)第一至第四過(guò)壓保護(hù)充放電狀態(tài)檢測(cè)模塊反饋的邏輯電平識(shí)別處理后送到PC控制器里，上述四個(gè)過(guò)壓保護(hù)及充電檢測(cè)電路和四個(gè)放電檢測(cè)電路構(gòu)成四個(gè)過(guò)壓保護(hù)及充放電狀態(tài)檢測(cè)模塊，所述過(guò)壓保護(hù)及充放電狀態(tài)檢測(cè)模塊的兩端并接于供電模塊I的A端與B端之間，即第一超級(jí)電容器組Cl、第二超級(jí)電容器組C2、第三超級(jí)電容器組C3、第四超級(jí)電容器組C4的兩端分別并接有上述結(jié)構(gòu)的過(guò)壓保護(hù)及充電檢測(cè)電路及放電檢測(cè)電路。四個(gè)過(guò)壓保護(hù)及充放電狀態(tài)檢測(cè)模塊的檢測(cè)反饋信息端vf分別連接PC控制器的信號(hào)輸入端。[0038]而驅(qū)動(dòng)單元33則包括脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路與電子開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路，如圖1所示，由于本實(shí)施例中具有八個(gè)電子開(kāi)關(guān)Ml?M8，因此選用了輸出八個(gè)脈沖信號(hào)的PC控制器作為脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路；電子開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路包括控制電路41以及為控制電路提供電源驅(qū)動(dòng)的電源電路42，具體結(jié)構(gòu)如圖2所示，所述控制電路41對(duì)應(yīng)設(shè)有八路，每路的結(jié)構(gòu)均相同，均采用第三光電耦合器QA3，其中第三光電耦合器QA3中發(fā)光二極管的陽(yáng)極連接脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路的脈沖信號(hào)輸出端Sve，發(fā)光二極管的陰極通過(guò)第十四電阻R14連接主控單元31的數(shù)字地端，第三光電稱合器QA3的光敏三極管的集電極連接電源電路42的信號(hào)輸出端,發(fā)射極通過(guò)第十三電阻R13連接相應(yīng)電子開(kāi)關(guān)中MOS器件的源極，同時(shí)光敏三極管的發(fā)射極還作為控制信號(hào)的輸出端連接第一至第八電子開(kāi)關(guān)Ml?M8中MOS器件的柵極。
[0039]而電源電路42則采用變壓器耦合成多組交流電壓，再經(jīng)過(guò)整流濾波得到八路相互獨(dú)立的直流電壓VDDl?VDD8，這八路直流電壓分別對(duì)應(yīng)八路控制電路41中第二光電耦合器QA2中三極管集電極輸入的電壓VDD。
[0040]本實(shí)施例的具體工作原理為:將本實(shí)施例按照?qǐng)D2的接線接好，并將+VCC、公共地端B與-VCC分別連接外部需要驅(qū)動(dòng)的音頻功率放大器的正電源端、地端和負(fù)電源端，通過(guò)程序控制PC控制器產(chǎn)生八組脈沖信號(hào)，由于本實(shí)施例產(chǎn)生八組脈沖信號(hào)，而八組脈沖信號(hào)通過(guò)其對(duì)應(yīng)控制的第一?第八電子開(kāi)關(guān)Ml?M8控制第一、第二兩組電源輪流充放電，因此，PC控制器控制脈沖信號(hào)也相應(yīng)分為兩組，分別控制第一、第二電源的輪流充放電，具體為:一組四個(gè)脈沖信號(hào)驅(qū)動(dòng)第一電子開(kāi)關(guān)Ml、第二電子開(kāi)關(guān)M2、第五電子開(kāi)關(guān)M5、第七電子開(kāi)關(guān)M7，另一組四個(gè)脈沖信號(hào)驅(qū)動(dòng)第三電子開(kāi)關(guān)M3、第四電子開(kāi)關(guān)M4、第六電子開(kāi)關(guān)M6、第八電子開(kāi)關(guān)M8。例如初始第一電源進(jìn)行供電，第二電源進(jìn)行充電，PC控制器輸出的脈沖信號(hào)令對(duì)應(yīng)的第一、第二、第六、第八電子開(kāi)關(guān)Ml、M2、M6、M8導(dǎo)通,令對(duì)應(yīng)的第三、第四、第五、第七電子開(kāi)關(guān)M3、M4、M5、M7斷開(kāi)，此時(shí)間段內(nèi)，第一電源通過(guò)導(dǎo)通的第一、第二電子開(kāi)關(guān)M1、M2向功放供電,正負(fù)電源充電器21、22通過(guò)導(dǎo)通的第六、第八電子開(kāi)關(guān)M6、M8向第二電源充電，當(dāng)?shù)谝浑娫吹膬啥穗妷合陆档皆O(shè)定的電壓值時(shí)第一電源停止供電，開(kāi)始充電，換第二電源供電，此時(shí)，PC控制器則控制第三、第四、第五、第七電子開(kāi)關(guān)M3、M4、M5、M7導(dǎo)通，而令第一、第二、第六、第八電子開(kāi)關(guān)M1、M2、M6、M8關(guān)閉。
[0041]由于對(duì)第一、第二電源的一輪充放電時(shí)間長(zhǎng)短是由脈沖信號(hào)的寬度所決定，而脈沖信號(hào)的寬度又是通過(guò)PC控制器內(nèi)的程序來(lái)控制的，因此充、放電狀態(tài)的維持直到脈沖電平發(fā)生變化。正常情況下，八組脈沖信號(hào)均為周期性矩形波，如圖8的脈沖波形圖所示，通過(guò)波形的變化控制對(duì)應(yīng)電子開(kāi)關(guān)的打開(kāi)與閉合。具體控制過(guò)程為:波形為正時(shí)，所在波形控制的電子開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，波形為零時(shí)，所在波形控制的電子開(kāi)關(guān)閉合。當(dāng)電源充電時(shí)，在一個(gè)波形周期內(nèi)，充電的電源兩端電壓達(dá)到設(shè)定值而波形還沒(méi)發(fā)生變化時(shí)，并聯(lián)在超級(jí)電容器組兩端的過(guò)壓保護(hù)電路導(dǎo)通，充電狀態(tài)檢測(cè)輸出端C產(chǎn)生低電平，反饋信息送到PC控制器，PC控制器發(fā)出指令強(qiáng)制關(guān)閉充電控制的電子開(kāi)關(guān)，令正在充電的超級(jí)電容器組停止充電，從而達(dá)到保護(hù)電源及過(guò)壓保護(hù)電路的目的。同樣當(dāng)超級(jí)電容器組兩端電壓未達(dá)到設(shè)置電壓值而超級(jí)電容器組內(nèi)有單個(gè)超級(jí)電容器兩端電壓達(dá)到其額定電壓時(shí)，并聯(lián)在單個(gè)超級(jí)電容器兩端的過(guò)壓保護(hù)電路導(dǎo)通使充電電流流過(guò)過(guò)壓保護(hù)電路而停止對(duì)該超級(jí)電容器充電，從而達(dá)到保護(hù)單個(gè)超級(jí)電容器的目的。
[0042]當(dāng)電源放電時(shí)，如圖7所示超級(jí)電容組兩端電壓隨時(shí)間變化的示意圖，如果在一個(gè)波形周期內(nèi)，放電的電源兩端電壓達(dá)到放電最低電壓設(shè)定值而波形還沒(méi)發(fā)生變化時(shí)，放電狀態(tài)檢測(cè)輸出端D產(chǎn)生低電平，反饋信息送到PC控制器，PC控制器發(fā)出指令強(qiáng)制關(guān)閉該電源放電控制的電子開(kāi)關(guān)和另一組電源充電控制的電子開(kāi)關(guān)，并發(fā)出指令關(guān)閉正在放電電源的放電控制開(kāi)關(guān)，打開(kāi)充電電子開(kāi)關(guān)，同時(shí)打開(kāi)另一組電源的放電電子開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)兩組電源互換充放電狀態(tài)。
[0043]而本實(shí)施例供電模塊I中設(shè)置的單向?qū)ǖ牡谝欢O管D1、第三二極管D3、第五二極管D5、第七二極管D7保證了其中一個(gè)電源供電時(shí)，防止供電的電源不會(huì)向正在充電的電源充電，保證了電源獨(dú)立的工作。
[0044]在電源由放電狀態(tài)到充電狀態(tài)，以及由充電狀態(tài)到放電狀態(tài)切換時(shí)存在一個(gè)死區(qū)時(shí)間，如圖8脈沖波形圖所示為At，在這段死區(qū)時(shí)間內(nèi)，第一、第二電源均不向音頻功率放大器供電，為了達(dá)到持續(xù)為外部音頻功率放大器供電的目的，本實(shí)施例的供電模塊I還設(shè)置了負(fù)載電容，包括串聯(lián)的第一儲(chǔ)能電解電容CP、第二儲(chǔ)能電解電容CN，所述第一儲(chǔ)能電解電容CP、第二儲(chǔ)能電解電容CN的串聯(lián)電路分別于第一電源、第二電源并聯(lián)，且其供電時(shí)的電源輸出端與供電模塊I的輸出端為相同。由于設(shè)置了儲(chǔ)能電解電容，當(dāng)?shù)谝?、第二電源在死區(qū)時(shí)間內(nèi)時(shí)，由負(fù)載電容對(duì)外部的音頻功率放大器進(jìn)行供電。
【權(quán)利要求】
1.一種放大器用超級(jí)電容器式電池供電系統(tǒng)，其特征在于它包括: ①供電模塊 所述供電模塊包括交替充放電的第一電源與第二電源，第一電源與第二電源結(jié)構(gòu)相同，均包括分別作為正、負(fù)電源的兩組串接的超級(jí)電容器組； ②充電模塊 所述充電模塊包括分別為第一、二電源中作為正極電源的超級(jí)電容器組進(jìn)行充電的正電源充電器，以及分別為第一、第二電源中作為負(fù)極電源的超級(jí)電容器組進(jìn)行充電的負(fù)電源充電器； 所述正、負(fù)電源充電器的電源輸入端分別連接外部交流電源，正電源充電器的電源輸出端分別連接第一、第二電源的正電源輸出端口和供電模塊的公共地端，負(fù)電源充電器的電源輸出端分別連接第一、第二電源的負(fù)電源輸出端口和供電模塊的公共地端； ③智能充放電控制模塊 智能充放電控制模塊的信號(hào)輸入端采集充電模塊的充放電狀態(tài)反饋信息，控制信號(hào)輸出端分別控制連接 供電模塊和充電模塊，進(jìn)而控制第一、第二電源的交替充放電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放大器用超級(jí)電容器式電池供電系統(tǒng)，其特征在于: 所述智能充放電控制模塊包括作為控制中心的主控單元，用于采集第一、第二電源充放電狀態(tài)反饋信息的信息采集單元，驅(qū)動(dòng)單元，以及電子開(kāi)關(guān)單元； 所述信息采集單元的信號(hào)輸入端接收正負(fù)電源充電器的充放電狀態(tài)反饋信息，信號(hào)輸出端連接主控單元的信號(hào)輸入端； 主控單元的控制信號(hào)輸出端通過(guò)驅(qū)動(dòng)單元連接用于控制第一、第二電源交替充放電的電子開(kāi)關(guān)單元； 所述電子開(kāi)關(guān)單元分別控制連接供電模塊和充電模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的放大器用超級(jí)電容器式電池供電系統(tǒng)，其特征在于: 所述電子開(kāi)關(guān)單元包括第一~第八電子開(kāi)關(guān)； 第一、第二電子開(kāi)關(guān)分別對(duì)應(yīng)串接于第一電源的正、負(fù)電源的放電線路上；第三、第四電子開(kāi)關(guān)分別對(duì)應(yīng)串接于第二電源的正、負(fù)電源的放電線路上；第五、第六電子開(kāi)關(guān)分別對(duì)應(yīng)串接于正電源充電器的對(duì)第一、第二電源的正電源充電的線路上；第七、第八電子開(kāi)關(guān)分別對(duì)應(yīng)串接于負(fù)電源充電器的對(duì)第一、第二電源的負(fù)電源充電的線路上； 所述驅(qū)動(dòng)單元包括電子開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路，所述電子開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路的信號(hào)輸入端連接主控單元的脈沖信號(hào)輸出端，電子開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路的信號(hào)輸出端控制連接第一~第八電子開(kāi)關(guān)的控制端。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的放大器用超級(jí)電容器式電池供電系統(tǒng)，其特征在于: 所述電子開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路包括控制電路，以及為控制電路提供電源驅(qū)動(dòng)的電源電路， 所述控制電路的信號(hào)輸入端連接脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路的脈沖信號(hào)輸出端，控制電路的電源驅(qū)動(dòng)輸入端連接電源電路的電源輸出端。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任意一項(xiàng)所述的放大器用超級(jí)電容器式電池供電系統(tǒng)，其特征在于: 所述第一電源的正電源為第一超級(jí)電容器組，負(fù)電源為第二超級(jí)電容器組， 第二電源的正電源為第三超級(jí)電容器組，負(fù)電源為第四超級(jí)電容器組，所述第一超級(jí)電容器組與第二超級(jí)電容器組串聯(lián)；第三超級(jí)電容器組與第四超級(jí)電容器組串聯(lián)；第一超級(jí)電容器組的正極與第一二極管、第一電子開(kāi)關(guān)串接的輸出端，以及第三超級(jí)電容器組的正極與第三二極管、第三電子開(kāi)關(guān)串接的輸出端共同作為供電模塊的正電源輸出端；第二超級(jí)電容器組的負(fù)極與第二二極管、第二電子開(kāi)關(guān)串接的輸出端，以及第四超級(jí)電容器組的負(fù)極與第四二極管、第四電子開(kāi)關(guān)串接的輸出端共同作為供電模塊的負(fù)電源輸出端；第一超級(jí)電容器組、第三超級(jí)電容器組的負(fù)極與第二超級(jí)電容器組、第四超級(jí)電容器組的正極連接作為供電模塊的公共地端； 第一、第三超級(jí)電容器組的正極還分別連接正電源充電器的兩個(gè)充電輸出端，第二、第四超級(jí)電容器組的負(fù)極還分別連接負(fù)電源充電器的兩個(gè)充電輸出端，正、負(fù)電源充電器的公共端與供電模塊的公共地端相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的放大器用超級(jí)電容器式電池供電系統(tǒng)，其特征在于:所述第一~第四超級(jí)電容器組的結(jié)構(gòu)相同，均包括若干個(gè)串接的超級(jí)電容器，且第一~第四超級(jí)電容器組的每個(gè)超級(jí)電容器兩端分別并聯(lián)有過(guò)壓保護(hù)電路。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的放大器用超級(jí)電容器式電池供電系統(tǒng)，其特征在于:所述供電模塊還包括兩個(gè)串接的負(fù)載電容器，為串聯(lián)的第一儲(chǔ)能電解電容與第二儲(chǔ)能電解電容，所述第一儲(chǔ)能電解電容與第二儲(chǔ)能電解電容構(gòu)成的串聯(lián)電路并聯(lián)在第一電源、第二電源的兩端，第一儲(chǔ)能電解電容與第二儲(chǔ)能電解電容串接電路的兩端分別與供電模塊的正、負(fù)輸出端相連，第一儲(chǔ)能電解電容與第二儲(chǔ)能電解電容串聯(lián)電路的中間節(jié)點(diǎn)與供電模塊的公共地端相連。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的放大器用超級(jí)電容器式電池供電系統(tǒng)，其特征在于:所述供電模塊還包括兩個(gè)串接的負(fù)載電容器，為串聯(lián)的第一儲(chǔ)能電解電容與第二儲(chǔ)能電解電容，所述第一儲(chǔ)能電解電容與第二儲(chǔ)能電解電容構(gòu)成的串聯(lián)電路并聯(lián)在第一電源、第二電源的兩端，第一儲(chǔ)能電解電容與第二儲(chǔ)能電解電容串接電路的兩端分別與供電模塊的正、負(fù)輸出端相連，第一儲(chǔ)能電解電容與第二儲(chǔ)能電解電容串聯(lián)電路的中間節(jié)點(diǎn)與供電模塊的公共地端相連。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的放大器用超級(jí)電容器式電池供電系統(tǒng)，其特征在于: 所述正電源充電器與負(fù)電源充電器的結(jié)構(gòu)相同，均包括PMW控制器、恒流充電器、充電過(guò)壓保護(hù)和充放電狀態(tài)檢測(cè)電路；所述PWM控制器的輸入端連接外部交流電源，正電源信號(hào)輸出端串接恒流充電器的輸入端，恒流充電器的輸出端通過(guò)串接的電子開(kāi)關(guān)連接第一、第二電源的正負(fù)電源端，PWM控制其負(fù)電源信號(hào)輸出端連接第一、第二電源的接地端； 所述充電過(guò)壓保護(hù)和充放電狀態(tài)檢測(cè)電路并接于正電源充電器和負(fù)電源充電器的公共地端與充電端。
10.根據(jù)權(quán)利要求6至8中任意一項(xiàng)所述的放大器用超級(jí)電容器式電池供電系統(tǒng)，其特征在于: 所述正電源充電器與負(fù)電源充電器的結(jié)構(gòu)相同，均包括PMW控制器、恒流充電器、充電過(guò)壓保護(hù)和充放電狀態(tài)檢測(cè)電路；所述PWM控制器的輸入端連接外部交流電源，正電源信號(hào)輸出端串接恒流充電器的輸入端，恒流充電器的輸出端通過(guò)串接的電子開(kāi)關(guān)連接第一、第二電源的正負(fù)電源端，PWM控制其的負(fù)電源信號(hào)輸出端連接第一、第二電源的接地端； 所述充電過(guò)壓保護(hù)和充放電狀態(tài)檢測(cè)電路并接于正電源充電器和負(fù)電源充電器的公共地端與 充電端。
【文檔編號(hào)】H02J7/00GK103997086SQ201410192237
【公開(kāi)日】2014年8月20日 申請(qǐng)日期:2014年5月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月8日
【發(fā)明者】趙建明, 徐彭飛, 廖智, 胡興微, 李建黎, 蔣玉東, 梁和生, 周偉 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)