減小超級(jí)電容充電時(shí)電流沖擊的保護(hù)電路及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電源技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種用于超級(jí)電容在充電過(guò)程中的保護(hù)電路。
【背景技術(shù)】
[0002]超級(jí)電容作為儲(chǔ)能元件，具有功率密度大、充電速度快、容量高、可逆性好、壽命長(zhǎng)、可大電流放電等優(yōu)點(diǎn)，并且超級(jí)電容的充放電曲線更接近于電容器，可作為后備電源代替?zhèn)鹘y(tǒng)電池應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域中，特別能夠適應(yīng)于短時(shí)高峰值電流的領(lǐng)域中。
[0003]由于超級(jí)電容在運(yùn)輸、安裝過(guò)程中不允許帶電，因此只能在超級(jí)電容安裝好后才允許給超級(jí)電容充電，為防止充電過(guò)程中充電器輸出電壓過(guò)大產(chǎn)生較大電流沖擊超級(jí)電容，通常在充電器和超級(jí)電容之間連接過(guò)流保護(hù)裝置。但超級(jí)電容在初始加電瞬間，由于充電器和超級(jí)電容的電壓差很大，充電器對(duì)超級(jí)電容的沖擊電流很大，很容易使充電器和超級(jí)電容間的過(guò)流保護(hù)裝置誤動(dòng)作。目前為了避免過(guò)流保護(hù)裝置動(dòng)作一般采用的方法有三種:1)選用大容量的過(guò)流保護(hù)裝置，缺點(diǎn)是增加了設(shè)備成本，且過(guò)流保護(hù)裝置不能起到應(yīng)有的過(guò)流保護(hù)作用;2)選擇過(guò)流保護(hù)緩慢的過(guò)流保護(hù)裝置，缺點(diǎn)是不能及時(shí)的進(jìn)行過(guò)流保護(hù)；
3)初次加電時(shí)在過(guò)流保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)人為的復(fù)位過(guò)流保護(hù)裝置，缺點(diǎn)是增加了人的干預(yù)，有一定的不可預(yù)見性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明需要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種能夠在超級(jí)電容初始充電過(guò)程中減小對(duì)超級(jí)電容電流沖擊的保護(hù)電路和方法，以避免過(guò)流保護(hù)裝置誤動(dòng)作。
[0005]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案如下。
[0006]一種減小超級(jí)電容充電時(shí)電流沖擊的保護(hù)電路，包括輸出電流采集電路、輸出電壓采集電路、電容電壓采樣電路、單片機(jī)以及脈寬調(diào)制電路;所述輸出電流采集電路用于采集充電器的輸出電流值，輸出電壓采集電路用于采集充電器的輸出電壓值，電容電壓采樣電路用于采集超級(jí)電容的電壓值;所述單片機(jī)的輸入端分別與輸出電流采集電路、輸出電壓采集電路和電容電壓采樣電路連接，單片機(jī)的輸出端連接脈寬調(diào)制電路的輸入端，脈寬調(diào)制電路的輸出端連接充電器;所述脈寬調(diào)制電路用于控制充電器的輸出電壓值高于超級(jí)電容的實(shí)際電壓值一定值。
[0007]上述減小超級(jí)電容充電時(shí)電流沖擊的保護(hù)電路，所述充電器的輸出電壓值與超級(jí)電容實(shí)際電壓值的壓差為50V。
[0008]上述減小超級(jí)電容充電時(shí)電流沖擊的保護(hù)電路，所述單片機(jī)的輸出端還與充電器的受控端連接，用于控制充電器的啟動(dòng)與關(guān)閉。
[0009]—種使用上述保護(hù)電路、減小超級(jí)電容充電時(shí)電流沖擊的方法，具體包括以下步驟:
A.充電器開機(jī)狀態(tài)下，檢測(cè)充電器輸出電流值是否連續(xù)30S大于50mA，如是進(jìn)入步驟B，如否，則控制充電器關(guān)機(jī)并進(jìn)入開關(guān)機(jī)子流程； B.檢測(cè)超級(jí)電容電壓值U是否小于定值Ue，如是進(jìn)行步驟C，如否，控制充電器關(guān)機(jī)并進(jìn)入開關(guān)機(jī)子流程；
C.控制充電器的輸出電壓值為U+Ue，充電器以3A電流值為超級(jí)電容進(jìn)行充電。
[0010]上述一種減小超級(jí)電容充電時(shí)電流沖擊的方法，步驟B所述開關(guān)機(jī)子流程具體為:充電器關(guān)機(jī)狀態(tài)下，檢測(cè)超級(jí)電容電壓值U，控制充電器以輸出電壓值為U+Ue的狀態(tài)下，進(jìn)行待充電;持續(xù)30S后，控制充電器開機(jī)。
[0011 ]由于采用了以上技術(shù)方案，本發(fā)明所取得技術(shù)進(jìn)步如下。
[0012]本發(fā)明電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、成本低、可靠性高，能夠在超級(jí)電容初始充電過(guò)程中減小對(duì)超級(jí)電容的電流沖擊，以避免過(guò)流保護(hù)裝置誤動(dòng)作，起到保護(hù)超級(jí)電容的作用。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為本發(fā)明所述保護(hù)電路的電氣原理框圖；
圖2為本發(fā)明具體實(shí)施例中保護(hù)電路的電路圖；
圖3為本發(fā)明所述方法的主流程圖；
圖4為本發(fā)明方法中所述開關(guān)機(jī)子流程的流程圖。
[0014]圖中各標(biāo)號(hào)表示為:CAP_V:超級(jí)電容電壓正端；V0UT:充電器輸出電壓正信號(hào)；V0UT_CY:充電器輸出電壓采樣信號(hào);CAP_V _CY:超級(jí)電容電壓采樣信號(hào)；0UT_1:充電器輸出電流采樣信號(hào);0N/0FF:充電器開關(guān)機(jī)控制信號(hào);PWM:充電器電壓調(diào)整信號(hào);R1?R15.第一電阻至第十五電阻，Cl.第一電容，C2.第二電容，U1。第一運(yùn)放，U2.第二運(yùn)放，V.三極管，D.二極管。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面將結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0016]本發(fā)明電氣原理如圖1所示，包括輸出電流采集電路、輸出電壓采集電路、電容電壓采樣電路、單片機(jī)以及脈寬調(diào)制電路;單片機(jī)的輸入端分別與輸出電流采集電路、輸出電壓采集電路和電容電壓采樣電路連接，單片機(jī)的輸出端連接脈寬調(diào)制電路的輸入端，脈寬調(diào)制電路的輸出端連接充電器。
[0017]輸出電壓采集電路連接在充電器的輸出端單片機(jī)之間，用于采集充電器的輸出電壓值，并將采集的充電器輸出電壓采樣信號(hào)0UT_CY傳輸給單片機(jī)。本實(shí)施例中，輸出電壓采集電路的電路圖如圖2所示，包括串聯(lián)連接在充電器正極輸出端與地之間的第六電阻R6和第七電阻R7，充電器輸出電壓采樣信號(hào)0UT_CY取自第六電阻R6和第七電阻R7的連接端。
[0018]輸出電流采集電路連接在超級(jí)電容負(fù)極與單片機(jī)之間，用于采集充電器的輸出電流值，并將采集的充電器輸出電流采樣信號(hào)0UT_I傳輸給單片機(jī)。本實(shí)施例中，輸出電流采集電路的電路圖如圖2所示，包括第十電阻R10?第十五電阻R15、第二電容C2和第二運(yùn)放U2;第二運(yùn)放U2的正極輸入端經(jīng)第十四電阻R14連接超級(jí)電容的負(fù)極端，第二運(yùn)放U2的正極輸入端還經(jīng)第十五電阻R15接地;第二運(yùn)放U2的負(fù)極輸入端經(jīng)第十二電阻R12接地;第十三電阻R13連接在第十四電阻R14和第十二電阻R12之間；第^^一電阻R11連接在第二運(yùn)放U2的負(fù)極輸入端與第二運(yùn)放U2的輸出端之間；第二運(yùn)放U2的輸出端依次經(jīng)第十電阻R10和第二電容C2接地，充電器輸出電流采樣信號(hào)0UT_I取自第十電阻R10和第二電容C2的連接端。
[0019]電容電壓采樣電路連接超級(jí)電容的電壓正端CAP_V和單片機(jī)之間，用于采集超級(jí)電容的電壓值，并將采集的超級(jí)電容電壓采樣信號(hào)CAP_V_CY傳輸給單片機(jī)。本實(shí)施例中，電容電壓采樣電路的電路圖如圖2所示，包括串聯(lián)連接在超級(jí)電容正極輸入端與地之間的第八電阻R8和第九電阻R9，超級(jí)電容電壓采樣信號(hào)CAP_V_CY取自第八電阻R8和第九電阻R9的連接端。
[0020]脈寬調(diào)制電路連接在單片機(jī)與充電器之間，用于在單片機(jī)的控制下輸出充電器電壓調(diào)整信號(hào)PWM，控制充電器的輸出電壓值高于超級(jí)電容的實(shí)際電壓值一定值，本發(fā)明該定值設(shè)置為50V。本實(shí)施例中，脈寬調(diào)制電路的電路圖如圖2所示，包括第一運(yùn)放U1第三電阻R3、第五電阻R5和第一電容