CN104810888A - 一种超级电容充放电及反接保护电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超级电容充放电及反接保护电路。它包括BUCK电路充电以及并联在BUCK电路充电上的放电电路，BUCK充电电路经过并联的输出电容和输出电阻后连接反接保护电路和欠压保护电路，反接保护电路的输出端和欠压保护电路的输出端连接继电器KA1B。采用上述的结构后，充电采用BUCK电路充电，效率高，充电电流大；放电时直接通过一个二极管就可以实现放电功能，放电效率高，电路结构简单；电容反接时电路检测不到电位不让电路给电容充电；反之检测到电压，电路控制继电器闭合给电容充电；电容欠压时完全断开电容与负载的关联，让电容处于一个浮空的状态，这样就不会因为与负载连接让电容一直处于0V状态，便于下次充电启动，其结构简单、成本低、效率高。
Description
技术领域
本发明涉及一种电源电路，具体地说是一种超级电容充放电及反接保护电路。
背景技术
超级电容是一种超大容量的储能器件，比起常规的电容，在同体积下，是常规电容容量的上千倍，它具有循环使用寿命长、工作温度范围宽、充放电速度快，功率密度大等特点，受到社会各界的广泛关注，
然而对于超级电容的充电控制电路来说，由于结构设计不合理，使其具有硬件电路复杂，可靠性不高，成本高，电源效率不高，耗时间等缺陷。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单、成本低、效率高的超级电容充放电及反接保护电路。
为了解决上述技术问题，本发明的超级电容充放电及反接保护电路，包括BUCK电路充电以及并联在BUCK电路充电上的放电电路，BUCK充电电路经过并联的输出电容和输出电阻后连接反接保护电路和欠压保护电路，反接保护电路的输出端和欠压保护电路的输出端连接继电器KA1B。
所述放电电路由两个并联的二极管DB1构成，两个二极管DB1并联后连接在BUCK电路充电的输入输出端。
所述输出电容和输出电阻包括依次连接在BUCK电路充电输出端的电容CB8、电容CB7、电容CB6和电阻RB2，电阻RB2后为输出端B+。
所述反接保护电路包括运算放大器UB3A，所述运算放大器UB3 A的2脚连接输出端B+，所述运算放大器UB3A的3脚连接电阻RB16和电阻RB17，电阻RB17还并联有电容CB16，所述运算放大器UB3A的1脚为输出端。
所述BUCK电路充电包括电源端CV+，所述电源端CV+依次连接有MOS管QB1、电阻RB3、磁环LB2以及连接在电阻RB3和磁环LB2之间的电阻RB5和二极管DB4，还包括一个用于来控制输出电流大小的控制芯片UB2，所述控制芯片UB2的一条线路连接在MOS管QB1、电阻RB3之间，控制芯片UB2的另外一条线路连接在电阻RB5和二极管DB4之间。
所述欠压保护电路包括运算放大器UB3B，所述运算放大器UB3 B的6脚连接电源端CV+，所述运算放大器UB3的5脚连接电阻RB27和电阻RB31，所述电阻RB31还与一个电容CB24并联，所述运算放大器UB3 B的7脚为输出端。
采用上述的结构后，充电采用BUCK电路充电，效率高，充电电流大；放电时直接通过一个二极管就可以实现放电功能，放电效率高，电路结构简单；设置的反接保护电路，电容反接时电路检测不到电位不让电路给电容充电；反之检测到电压，电路控制继电器闭合给电容充电；同时设置的欠压保护电路，电容欠压时完全断开电容与负载的关联，让电容处于一个浮空的状态，这样就不会因为与负载连接让电容一直处于0V状态，便于下次充电启动，其结构简单、成本低、效率高。
附图说明
图1为本发明超级电容充放电及反接保护电路的原理框图；
图2为本发明中充电电路部分的电路图；
图3为本发明中反接保护电路和欠压保护电路部分的电路图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本发明的超级电容充放电及反接保护电路作进一步详细说明。
如图所示，本发明的超级电容充放电及反接保护电路，包括BUCK电路充电以及连接在BUCK电路充电首尾之间的放电电路，所说的放电电路由两个并联的二极管DB1构成，两个二极管DB1并联后连接在BUCK电路充电的输入输出端；BUCK充电电路经过并联的电容CB8、CB7、CB6和电阻RB2后连接反接保护电路和欠压保护电路，反接保护电路好人欠压保护电路的输出端连接继电器KA1B。
其中，本发明中的反接保护电路包括运算放大器UB3A，运算放大器UB3 A的2脚连接输出端B+，运算放大器UB3 A的2脚与输出端B+之间连接有二极管DB6，电阻RB14以及并联设置的电容DB14，电阻RB12和稳压管ZB1，运算放大器UB3A的3脚连接电阻RB16和电阻RB17，电阻RB17还并联有电容CB16，运算放大器UB3A的1脚为输出端；运算放大器UB3A的1脚依次连接二极管DB8，电阻RB19，运算放大器UB3A的1脚与二极管DB8之间还连接电阻RB13和晶体管LED1。
所说的欠压保护电路包括运算放大器UB3B，运算放大器UB3 B的6脚连接电源端CV+，运算放大器UB3 B的6脚连接电源端CV+之间依次连接电阻RB25，电阻RB26以及并联的电容CB19和电阻RB23，运算放大器UB3的5脚连接电阻RB27和电阻RB31，电阻RB31还与一个电容CB24并联，运算放大器UB3 B的7脚为输出端；运算放大器UB3 B的7脚与运算放大器UB3的5脚之间连接电阻RB30，运算放大器UB3 B的7脚依次连接二极管DB9，电阻RB19，由图3可见，反接保护电路和欠压保护电路的输出端连接后共同连接电阻RB19，电阻RB19后连接并联在一起的电容CB18,电阻RB20和三极管QB3，三极管QB3连接并联在一起的电容CB17,电阻RB18和三极管QB2，三极管QB2的G脚与电阻RB18之间连接电阻RB15，三极管QB2的D脚连接继电器KA1B，电阻RB15与继电器KA1B并联，继电器KA1B的两端连接二极管DB7。
所说的BUCK电路充电包括电源端CV+，电源端CV+依次连接有MOS管QB1、电阻RB3、磁环LB2以及连接在电阻RB3和磁环LB2之间的电阻RB5和二极管DB4，还包括一个用于来控制输出电流大小的控制芯片UB2，控制芯片UB2的一条线路连接在MOS管QB1、电阻RB3之间，控制芯片UB2的另外一条线路连接在电阻RB5和二极管DB4之间。
如图2、图3所示，本发明中CV+接电源，B+接超级电容，其工作原理如下：
反接保护原理
当超级电容反接时运放UB3A的2脚就没有电位，运放的3脚通过两个电阻分压得到一个低于1V的电压，这时运放的3脚的电位高于2脚，1脚输出高电位；这样QB3就导通，拉低QB2的G脚，QB2不导通，继电器KA1B不闭合,KA1B不闭合这样就不会给超级电容充电，这样就起到反接保护。
当超级电容接入正确后（超级电容放电至0V时，放置一段时间电压会回复到1V以上），运放的3脚的电位低于2脚，1脚输出低电位,最终继电器KA1B闭合，给超级电容充电。
充电原理：
电容充电通过一个恒流IC对其进行控制，主电路为一个BUCK电路，充电效率高;电源端CV+的电流经过QB1，RB3，LB2，RB5和DB4对超级电容充电，芯片UB2通过检测RB3和RB5上的电压来控制QB1的导通时间来控制输出电流大小。
放电原理：
当输入电源CV+没有电压时，电容B+端直接通过二极管向CV+端放电。这样放电效率高，只有一个二极管的放电损耗，并且电路简单稳定性好。
欠压保护：
超级电容放电时，随着电压下降运放6脚的电位也随之下降，当下降到一定值时，6脚电位低于5脚电位，这时运放UB3B的7脚输出高电位。这样QB3就导通，拉低QB2的G脚，QB2不导通，继电器KA1B断开合,最终切断超级电容放电电路。这样可以完全切断电容与负载的关系，防止电容一直放电处于0V状态，导致下次重新充电不起作用。
Claims (6)
1.一种超级电容充放电及反接保护电路，其特征在于：包括BUCK电路充电以及并联在BUCK电路充电上的放电电路，所述BUCK充电电路经过并联的输出电容和输出电阻后连接反接保护电路和欠压保护电路，所述反接保护电路的输出端和欠压保护电路的输出端连接继电器KA1B。
2.按照权利要求1所述的超级电容充放电及反接保护电路，其特征在于：所述放电电路由两个并联的二极管DB1构成，两个二极管DB1并联后连接在BUCK电路充电的输入输出端。
3.按照权利要求1所述的超级电容充放电及反接保护电路，其特征在于：所述输出电容和输出电阻包括依次连接在BUCK电路充电输出端的电容CB8、电容CB7、电容CB6和电阻RB2，电阻RB2后具有输出端B+。
4.按照权利要求1所述的超级电容充放电及反接保护电路，其特征在于：所述反接保护电路包括运算放大器UB3A，所述运算放大器UB3 A的2脚连接输出端B+，所述运算放大器UB3A的3脚连接电阻RB16和电阻RB17，电阻RB17还并联有电容CB16，所述运算放大器UB3A的1脚为输出端。
5.按照权利要求1所述的超级电容充放电及反接保护电路，其特征在于：所述BUCK电路充电包括电源端CV+，所述电源端CV+依次连接有MOS管QB1、电阻RB3、磁环LB2以及连接在电阻RB3和磁环LB2之间的电阻RB5和二极管DB4，还包括一个用于来控制输出电流大小的控制芯片UB2，所述控制芯片UB2的一条线路连接在MOS管QB1、电阻RB3之间，控制芯片UB2的另外一条线路连接在电阻RB5和二极管DB4之间。
6.按照权利要求1所述的超级电容充放电及反接保护电路，其特征在于：所述欠压保护电路包括运算放大器UB3B，所述运算放大器UB3 B的6脚连接电源端CV+，所述运算放大器UB3的5脚连接电阻RB27和电阻RB31，所述电阻RB31还与一个电容CB24并联，所述运算放大器UB3 B的7脚为输出端。
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