CN201955381U

CN201955381U - 一种超级电容器组合模块电压检测电路

Info

Publication number: CN201955381U
Application number: CN2010206705889U
Authority: CN
Inventors: 曹国兴; 尹子振; 薛龙均; 方政
Original assignee: Tianjin Lishen Battery JSCL
Current assignee: Tianjin Lishen Battery JSCL
Priority date: 2010-12-21
Filing date: 2010-12-21
Publication date: 2011-08-31
Anticipated expiration: 2020-12-21

Abstract

本实用新型公开了一种超级电容器组合模块电压检测电路，包括由电阻R3和电阻R4组成的串联电路，所述电阻R3和电阻R4组成的串联电路与由电阻R1、电阻R2组成的串联电路以及超级电容器UC相并联；电阻R3和电阻R4组成的串联电路一端接第二稳压芯片D1，另一端接电阻R5，所述第二稳压芯片D1和电阻R5分别与光电耦合器U1的正极端、负极端相接；光电耦合器U1的集电极端接电压VCC，光电耦合器U1发射极接电阻R6，该电阻R6另一端接地；光电耦合器U1发射极端还与一个与门电路相连接。本实用新型可准确对超级电容器组合模块中单体超级电容器电压状态进行检测，避免某个单体超级电容器出现问题时继续充电而损坏电容器。

Description

一种超级电容器组合模块电压检测电路

技术领域

本实用新型涉及电容器技术领域，特别是涉及一种超级电容器组合模块电压检测电路。

背景技术

超级电容器（又叫电化学电容器）是一种新型的电荷储备元件，具有容量大、支持大电流充放电、循环寿命长和环保无污染等优点，能提供快速的能量释放，满足高功率需求，因此超级电容器在新能源、交通运输、工业等领域有着广阔的应用前景。

目前，由于单体超级电容器的电压很小（小于3V），所以在应用中常常需要大量串联。超级电容器组合模块的充放电电流比较大，电压变化速率快，过充将直接导致超级电容器失效，所以电压检测是超级电容器组合模块的充放电应用中不可缺少的一部分。

但是，以往超级电容器组合模块的电压检测电路是对整个模块的电压进行检测，这种方法不能检测出组合模块中单体超级电容器存在的问题，例如，当组合模块中某个单体超级电容器短路失效后，如果整个模块的电压没有出现问题，那么该电压检测电路不能识别出错误，将会继续充电，从而还会导致其他的单体超级电容器出现过充、短路失效的问题，容易造成单体超级电容器损坏，从而大大降低了超级电容器组合模块的整体使用寿命。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种超级电容器组合模块电压检测电路，其可以准确地对超级电容器组合模块中的单体超级电容器的电压状态进行检测，避免在某个单体超级电容器出现问题时继续对其他超级电容器进行充电，使得单体超级电容器不容易损坏，同时还可以输出整个超级电容器组合模块的电压状态，因此有利于提高超级电容器组合模块的整体使用寿命，可以广泛地生产普及，具有重大的生产实践意义。

为此，本实用新型提供了一种超级电容器组合模块电压检测电路，包括有由电阻R3和电阻R4组成的串联电路，所述电阻R3和电阻R4组成的串联电路与由电阻R1、电阻R2组成的串联电路以及超级电容器UC相并联；

所述电阻R3和电阻R4组成的串联电路一端接第二稳压芯片D1，另一端接电阻R5，所述第二稳压芯片D1和所述电阻R5分别与光电耦合器U1的正极端、负极端相接；

所述光电耦合器U1的集电极端接电源电压VCC，所述光电耦合器U1发射极接一个电阻R6，该电阻R6的另一端接地；

所述光电耦合器U1发射极端还与一个与门电路相连接。

其中，所述电阻R3和电阻R4之间的节点分别与第一稳压芯片IC1、三极管Q2相接，所述第一稳压芯片IC1与所述电阻R1、电阻R2之间的节点相接，所述第一稳压芯片IC1与电阻R4和R5之间的节点相接；

所述三极管Q2的发射极与电阻R3和电阻R1之间的节点相接，所述三极管Q2与所述电阻5和光电耦合器U1之间的节点相接。

其中，所述电阻R3和电阻R4之间的节点分别与第一稳压芯片IC1的正极端、三极管Q2的基极相接，所述第一稳压芯片IC1的比较端与所述电阻R1、电阻R2之间的节点相接，所述第一稳压芯片IC1的负极端与电阻R4和R5之间的节点相接；

所述三极管Q2的发射极与电阻R3和电阻R1之间的节点相接，所述三极管Q2的集电极与所述电阻5和光电耦合器U1之间的节点相接。

其中，所述电阻R3分别接电阻R1、超级电容器UC的阳极和第二稳压芯片D1，所述R4分别接电阻R2、超级电容器UC的阴极和电阻R5。

其中，所述三极管Q2为PNP型三极管，所述电源电压VCC为+5V电压。

由以上本实用新型提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本实用新型提供了一种超级电容器组合模块电压检测电路，其可以准确地对超级电容器组合模块中的单体超级电容器的电压状态进行检测，避免在某个单体超级电容器出现问题时继续对其他超级电容器进行充电，使得单体超级电容器不容易损坏，同时还可以输出整个超级电容器组合模块的电压状态，因此有利于提高超级电容器组合模块的整体使用寿命，可以广泛地生产普及，具有重大的生产实践意义。

附图说明

图1为本实用新型提供的一种超级电容器组合模块电压检测电路的结构示意图；

图中，UC为超级电容器，IC1为第一稳压芯片，U1为光电耦合器，Q2为三极管，D1为第二稳压芯片，R1、R2、R3、R4为分压电阻，R5为限流电阻。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

参见图1，本实用新型提供了一种超级电容器组合模块电压检测电路，包括有由电阻R3和电阻R4组成的串联电路，所述电阻R3和电阻R4组成的串联电路与由电阻R1、电阻R2组成的串联电路以及超级电容器UC（具体为单体超级电容器）相并联。

在本实用新型中，所述电阻R3和电阻R4组成的串联电路一端接第二稳压芯片D1，另一端接电阻R5（具体为R4与R5相接），所述第二稳压芯片D1和所述电阻R5分别与光电耦合器U1的正极Anode端、负极Cathode端相接。

对于本实用新型，所述电阻R3分别接电阻R1、超级电容器UC的阳极和第二稳压芯片D1，所述R4分别接电阻R2、超级电容器UC的阴极和电阻R5。

在本实用新型中，所述三极管Q2为PNP型三极管。

参见图1，所述电阻R3和电阻R4之间的节点分别与第一稳压芯片IC1的正极Anode端、三极管Q2的基极相接，所述第一稳压芯片IC1的比较端REF与所述电阻R1、电阻R2之间的节点相接，所述第一稳压芯片IC1的负极Cathode端与电阻R4和R5之间的节点相接。

在本实用新型中，所述光电耦合器U1的集电极Collector端接电源电压（VCC电压，具体为+5V电压），所述光电耦合器U1发射极Emitter端接一个电阻R6，该电阻R6的另一端接地。需要说明的是，所述光电耦合器U1发射极Emitter端为输出单体超级电容器电压状态检测信号的端口，因此所述光电耦合器U1发射极Emitter端还接一个与门电路（未显示），具体实现上，该与门电路例如可以为由HC08或AC08等与门芯片构成的与门电路。

在本实用新型中，所述与门电路通过与多个如图1所示的单体超级电容器组合模块电压检测电路的光电耦合器U1集电极Emitter端相连，可以进行相与计算，然后最后输出一个总的电压检测信号。

需要说明的是，所述与门电路具有多个输入端，一个输出端。

需要说明的是，对于本实用新型，具体实现上，所述第一稳压芯片IC1可以为TL431、AD586或LM1403等型号的稳压芯片；所述光电耦合器U1可以为PC123、PC817或J454等型号的光电耦合器；所述三极管Q2为PNP型三极管，具体型号可以为9012、2SC1446或2SD896等；所述第二稳压芯片D1可以为LM385-1.2、6206、AZ1117-1.2等型号的稳压芯片；所述分压电阻R1、R2、R3和R4都选择精度为±1%的精密电阻。

对于图1所示的超级电容器组合模块电压检测电路，其通过测量每个单体电容器的电压状态，并通过与门计算得到最终的模块的电压状态信号。

本实用新型的电路是通过比较单体超级电容器两端电压与两个门限值（低压门限和高压门限）之间的关系，来达到单体超级电容器电压状态检测的目的。低压门限的比较是通过一个稳压芯片和限流电阻实现的；高压门限是通过分压电阻和一个稳压芯片来实现的。本实用新型的电路是将每个单体超级电容器输出的端电压检测信号通过门电路相“与”，并最终输出一个总的状态信号，从而实现单体超级电容器电压检测信号的汇总、处理和输出的。

具体实现上，本实用新型电路的电压门限1（低压门限）检测实施方式：将稳压芯片D1接在光电耦合器U1的电压输入端，选择合适阻值的限流电阻R5（具体实现上，R5的阻值为1KΩ），当超级电容器端电压超过电压门限1时，稳压芯片D1导通，光电耦合器开始工作，输出高电平。

具体实现上，本实用新型电路的电压门限2（高压门限）检测实施方式：选择合适的分压电阻R3（具体实现上，R3的阻值为100Ω，是一个普通电阻），当超级电容器端电压大于高压门限时，稳压芯片IC1 导通，电阻R3两端的分压变大，Q2导通，从而光电耦合器U1停止工作，输出低电平。

具体实现上，本实用新型电路的信号汇总、处理和输出电路实施方式：将每个单体超级电容器电压检测信号通过门电路相与计算，最后输出一个总的电压检测信号。

需要说明的是，在本实用新型中，超级电容器组合模块中每个单体超级电容器通过分压电阻（R1、R2、R3和R4）和稳压芯片（IC1和D1）构成的电路实现其端电压与两个门限电压比较，最终输出单体超级电容器的电压状态。

对于本实用新型提供的电压检测电路，其输出的状态信号与电容器端电压是分开的，输出电压检测信号为标准的高低电平信号，抗干扰能力强。

此外，在本实用新型中，由于超级电容器组合模块中每个单体电容器的电压范围信号通过与门相与计算，得到最终模块的电压状态信号，消除了超级电容器组合模块中因单体超级电容器和均压电阻的差异对模块电压检测的影响。

综上所述，与现有技术相比较，本实用新型提供的一种超级电容器组合模块电压检测电路，其可以准确地对超级电容器组合模块中的单体超级电容器的电压状态进行检测，避免在某个单体超级电容器出现问题时继续对其他超级电容器进行充电，使得单体超级电容器不容易损坏，同时还可以输出整个超级电容器组合模块的电压状态，因此有利于提高超级电容器组合模块的整体使用寿命，可以广泛地生产普及，具有重大的生产实践意义。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种超级电容器组合模块电压检测电路，其特征在于，包括有由电阻R3和电阻R4组成的串联电路，所述电阻R3和电阻R4组成的串联电路与由电阻R1、电阻R2组成的串联电路以及超级电容器UC相并联；

所述光电耦合器U1发射极端还与一个与门电路相连接。

2.如权利要求1所述的电压检测电路，其特征在于，所述电阻R3和电阻R4之间的节点分别与第一稳压芯片IC1、三极管Q2相接，所述第一稳压芯片IC1与所述电阻R1、电阻R2之间的节点相接，所述第一稳压芯片IC1与电阻R4和R5之间的节点相接；

3.如权利要求2所述的电压检测电路，其特征在于，所述电阻R3和电阻R4之间的节点分别与第一稳压芯片IC1的正极端、三极管Q2的基极相接，所述第一稳压芯片IC1的比较端与所述电阻R1、电阻R2之间的节点相接，所述第一稳压芯片IC1的负极端与电阻R4和R5之间的节点相接；

4.如权利要求1所述的电压检测电路，其特征在于，所述电阻R3分别接电阻R1、超级电容器UC的阳极和第二稳压芯片D1，所述R4分别接电阻R2、超级电容器UC的阴极和电阻R5。

5.如权利要求2所述的电压检测电路，其特征在于，所述三极管Q2为PNP型三极管，所述电源电压VCC为+5V电压。