CN113659644A - 一种带温度控制超级电容充电管理电路 - Google Patents

一种带温度控制超级电容充电管理电路 Download PDF

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苏超
孙彦鹏
孙德辉
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Abstract

本发明公开了一种带温度控制超级电容充电管理电路。包含温度检测电路、充电控制电路、恒流限压充电电路、超级电容电路。通过温度检测电路检测到预设的温度值，当达到预设温度时输出控制信号控制开关电源芯片使能管脚关断超级电容充电，从而实现在特定温度条件下不对超级电容充电，达到对超级电容保护作用；充电控制电路用于电感和电容等元件作为储能元件完成电压转换功能，作用主要是高效率地实现电压变换和稳定输出，开关电源的使用管脚由温度控制电路控制；恒流限压充电电路用于以恒定的电流对超级电容充电，当达到超级电容预定电压值时反馈充电控制电路停止充电。

Description

一种带温度控制超级电容充电管理电路
技术领域
本发明涉及超级电容充电设计领域，特别涉及一种带温度控制超级电容充电管理电路设计。
背景技术
超级电容是19世纪60、70年代率先在美国出现，并与80年代实现市场化的一种新型的储能器件，具有超级储电能力。它兼具普通电容器的大电流快速充电特性与电池的储能特性，填补了普通电容器与电池之间比能量与比功率的空白。超级电容器被称为是能量储能领域的一次革命。超级电容广泛应用到电力、汽车产品上来做储能设备，在停电情况下可以将储存的能量释放，完成特殊任务操作。然而超级电容在高温环境下长期充电会出现超级电容鼓包漏液、容量会逐渐降低问题，待停电出现时因供电能力不足，操作不及时导致安全问题发生。
传统的超级电容充电采用恒压充电或恒流充电，恒压充电在充电初期会有较大电流流过超级电容容易容造成损伤，恒流充电会在充电初期电流恒定，当电压接近预设电压时会以小电流充电，在高温情况下无论是恒压充电还是恒流充电均会导致超级电容鼓包漏液，最终超级电容损坏。针对高温下对超级电容损坏情况，提出增加温度控制电路进而对超级电容进行保护。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的不足，本发明提供了一种带温度控制超级电容充电管理电路。将设定的温度值转换为控制信号对超级充电电路进行控制，通过利用温度变化改变热敏电阻的阻值，使得电阻分压值变化。热敏电阻选用温度升高阻值变小，温度降低阻值变大特性的热敏电阻，当温度高于某一特定值，此时热敏电阻达到预设值，此时热敏电阻电压低于监控芯片的阈值电压，监控芯片会输出低电平，从而使得充电芯片使能管脚拉低，停止对超级电容充电；当温度低于某一特定值，此时热敏电阻阻值变大，热敏电阻两端的电压高于监控芯片的阈值电压，监控芯片输出高电平，从而使得开关电源芯片的使能管脚拉高，开启对超级电容充电。
为实现上述目的，本发明提出了一种带温度控制超级电容充电管理电路，该电路包含温度检测电路、充电控制电路、恒流限压充电电路、超级电容电路，其中：
温度检测电路用于设定特定温度值，通过电阻分压的方式输出控制状态，从而达到温度控制；
充电控制电路用于电感和电容等元件作为储能元件完成电压转换功能，作用主要是高效率地实现电压变换和稳定输出，电源的使用管脚由温度控制电路控制；
恒流限压充电电路用于以恒定的电流对超级电容充电，当达到超级电容预定电压值时反馈充电控制电路停止充电；
超级电容电路用于作为储能元器件；
其中，充电电压通过充电控制电路连接到恒流限压充电电路，充电控制电路的开启和关闭受温度检测电路控制，恒流限压充电电路输出端连接超级电容。
所述的充电控制电路包括开关电源芯片N2、自举电容C2、续流二极管VD1、储能电感L1、电容C4、电阻R3、R4、电容C3；其连接关系自举电容C2与VD1为续流二极管、L1储能电感、开关电源芯片N2管脚连接，输出端VCC3接有滤波电容C4；使能管脚接有电容C3用于滤波，电阻R3、R4分压与EN管脚连接。
所述的温度检测电路包括电阻R1、R2，电容C1，监控芯片N1；其连接关系电阻R1与R2连接实现分压，热敏电阻R2、电容C1与监控芯片N1的检测管脚连接。
所述的恒流限压充电电路包括三极管VT1、电阻R5、R6、R7、R8，电容C5、二极管VD2。其连接关系VCC3与三极管VT1的E极接电阻R5连接，R5阻值大小决定充电电流大小，电阻R6与三极管VT1的B极串接进行限流，电阻R5与R6与二极管VD2连接输出至VCC4，R7、R8电阻连接，取R8电阻电压做反馈电压，设定充电电压VCC4，VCC4为超级电容的充电电压。
所述的超级电容电路包括超级电容E1、E2；其连接关系VCC4与超级电容E1正极连接，超级电容E1负极与超级电容E2正极连接，超级电容E2负极接地。
本发明的有益效果为：将设定的温度值转换为控制信号对超级充电电路进行控制，通过利用温度变化改变热敏电阻的阻值，使得电阻分压值变化。热敏电阻选用温度升高阻值变小，温度降低阻值变大特性的热敏电阻，当温度高于某一特定值，此时热敏电阻达到预设值，此时热敏电阻电压低于监控芯片的阈值电压，监控芯片会输出低电平，从而使得充电芯片使能管脚拉低，停止对超级电容充电；当温度低于某一特定值，此时热敏电阻阻值变大，热敏电阻两端的电压高于监控芯片的阈值电压，监控芯片输出高电平，从而使得开关电源芯片的使能管脚拉高，开启对超级电容充电。
附图说明
图1为本发明带温度控制超级电容充电管理电路结构图。
图2为本发明带温度控制超级电容充电电路的充电控制电路。
图3为本发明带温度控制超级电容充电电路的温度检测电路。
图4为本发明带温度控制超级电容充电电路的恒流限压充电电路。
图5为本发明带温度控制超级电容充电电路的超级电容电路。
具体实施方式
为了使得本技术领域的人员能够能好的理解本发明，并使得本发明的上述目的、特征和优点更加易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细说明，但仅作说明而不是限制本发明。
图1所示为本发明的带温度控制超级电容充电管理电路结构图。包含充电控制电路1，温度检测电路2，恒流限压充电电路3，超级电容电路4。其中，充电控制电路1的输入端接电源，充电控制电路1受温度检测电路2控制，充电控制电路1的输出端连接恒流限压充电电路3，恒流限压充电电路3的输出端连接超级电容电路4。
图2所示为本发明的充电控制电路。所述的充电控制电路1的包括，开关电源芯片N2、自举电容C2、续流二极管VD1、储能电感L1、电容C4、电阻R3、R4、电容C3；其连接关系自举电容C2与VD1为续流二极管、L1储能电感、开关电源芯片N2管脚连接，输出端VCC3接有滤波电容C4；使能管脚接有电容C3用于滤波，电阻R3、R4分压与EN管脚连接。
图3所示为本发明的温度检测电路。所述的温度检测电路2，其包括电阻R1、R2，电容C1，监控芯片N1；其连接关系电阻R1与R2连接实现分压，热敏电阻R2、电容C1与监控芯片N1的检测管脚连接。
图4所示为本发明的恒流限压充电电路。所述的恒流限压充电电路3，其包括三极管VT1、电阻R5、R6、R7、R8，电容C5、二极管VD2。其连接关系VCC3与三极管VT1的E极接电阻R5连接，R5阻值大小决定充电电流大小，电阻R6与三极管VT1的B极串接进行限流，电阻R5与R6与二极管VD2连接输出至VCC4，R7、R8电阻连接，取R8电阻电压做反馈电压，设定充电电压VCC4，VCC4为超级电容的充电电压。
图5所示为本发明的超级电容电路。所述的超级电路4，其包括超级电容E1、E2；其连接关系VCC4与超级电容E1正极连接，超级电容E1负极与超级电容E2正极连接，超级电容E2负极接地。
以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种带温度控制超级电容充电管理电路，其特征在于，包括：
温度检测电路，用于设定特定温度值，通过电阻分压的方式输出控制状态，从而达到温度控制；
充电控制电路，用于电感和电容等元件作为储能元件完成电压转换功能，作用主要是高效率地实现电压变换和稳定输出，电源的使用管脚由温度控制电路控制；
恒流限压充电电路，用于以恒定的电流对超级电容充电，当达到超级电容预定电压值时反馈充电控制电路停止充电；
超级电容电路，用于作为储能元器件；
其中，充电电压通过充电控制电路连接到恒流限压充电电路，充电控制电路的开启和关闭受温度检测电路控制，恒流限压充电电路输出端连接超级电容。
2.如权利要求1所述的一种带温度控制超级电容充电管理电路，其特征在于，所述充电控制充电电路包括开关电源芯片N2、自举电容C2、续流二极管VD1、储能电感L1、电容C4、电阻R3、R4、电容C3；其连接关系自举电容C2与VD1为续流二极管、L1储能电感、开关电源芯片N2管脚连接，输出端VCC3接有滤波电容C4；使能管脚接有电容C3用于滤波，电阻R3、R4分压与EN管脚连接。
3.如权利要求1所述的一种带温度控制超级电容充电管理电路，其特征在于，所述温度检测电路包括电阻R1、R2，电容C1，监控芯片N1；其连接关系电阻R1与R2连接实现分压，热敏电阻R2、电容C1与监控芯片N1的检测管脚连接。
4.如权利要求1所述的一种带温度控制超级电容充电管理电路，其特征在于，所述恒流限压充电电路包括三极管VT1、电阻R5、R6、R7、R8，电容C5、二极管VD2，其连接关系VCC3与三极管VT1的E极接电阻R5连接，R5阻值大小决定充电电流大小，电阻R6与三极管VT1的B极串接进行限流，电阻R5与R6与二极管VD2连接输出至VCC4，R7、R8电阻连接，取R8电阻电压做反馈电压，设定充电电压VCC4，VCC4为超级电容的充电电压。
5.如权利要求1所述的一种带温度控制超级电容充电管理电路，其特征在于，所述超级电容充电电路包括超级电容E1、E2；其连接关系VCC4与超级电容E1正极连接，超级电容E1负极与超级电容E2正极连接，超级电容E2负极接地。
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