CN202550642U - 超级电容充电器 - Google Patents
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Abstract
一种超级电容充电器，适用于工业电器。包括输入整流滤波电路、输出整流滤波电路和充电器控制电路，输入整流滤波电路的输出端与变压器的输入端之间连接有恒功率控制电路，恒功率控制电路上设有反馈接收电路，输出整流滤波电路的输出端与充电器控制电路之间连接有由充电器控制电路控制的反馈发射电路。其结构简单、设计合理、待机功耗低，可以实现恒功率充电。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种充电器，尤其适用于一种针对工业电器使用的超级电容充电器。
背景技术
超级电容器又称法拉电容、双电层电容器，是一种新型储能装置，它具有充电时间短、使用寿命长、温度特性好、节约能源和绿色环保等特点。
公知的超级电容充电器都是采用恒流或者恒压模式充电，控制芯片直接通过传感器控制开关管是否导通，当超级电容内电压为零伏时，传感器无法正常工作时，充电控制电路缺乏调节输出功率的电路结构，从而导致输出端短路，使电流进入间歇性短路故障，即“打嗝”保护状态，此状态下无法就无法对超级电容进行充电，而当电容内电压较低的时候，输出功率远远达不到充电器设计的最大功率，从而形成一种资源浪费。
发明内容
为克服上述技术中存在的不足之处，本实用新型提供一种结构简单、设计合理、待机功耗低，可以实现恒功率充电的超级电容充电器。
为达到上述目的，本实用新型的超级电容充电器，包括输入整流滤波电路、变压器、输出整流滤波电路和充电器控制电路，其中，输入整流滤波电路的输入端与AC电流输入端in连接，输入整流滤波电路的输出端与变压器的输入端连接，变压器输出端与输出整流滤波电路的输入端连接，输出整流滤波电路的输出端分别与充电输出端out和充电控制电路连接，其特征在于：所述输入整流滤波电路的输出端与变压器的输入端之间连接有恒功率控制电路，恒功率控制电路上设有反馈接收电路，输出整流滤波电路的输出端与充电器控制电路之间连接有由充电器控制电路控制的反馈发射电路；所述的恒功率控制电路包括PWM芯片，PWM芯片的引脚1与电容C14相连接，电容C14接地，PWM芯片的引脚2分别与反馈接收电路和电阻R19相连，PWM芯片的引脚3通过电阻R13分别与电阻R15和开关管Q2的漏极相连接，电阻R15接地，开关管Q2的源极与变压器相连接，PWM芯片的引脚4接地，PWM芯片的引脚5通过电阻R24与开关管Q2的触发极相连接，PWM芯片的引脚8与电阻R3相连接，电阻R3与输入蒸馏滤波电路的输出端相连接。
所述的反馈接收电路为光耦U2B中的光敏三极管；所述的反馈发射电路包括与输出整流滤波电路的输出端相连接的电阻R43和电阻R44，电阻R43连接有光耦U2B中的发光管，光耦U2B中的发光管分别与三端精密稳压器U3的引脚1相连接，三端精密稳压器U3的引脚6接地，电阻R44分别与三端精密稳压器U3的引脚8和电阻R38相连接，电阻R38接地，三端精密稳压器U3的引脚1和引脚8之间串联有电容C14，所述三端精密稳压器U3的型号为TL431A；所述的PWM芯片为安森美公司的生产的NCP1216D65G，光耦U2B的型号为PC817，开关管Q2的型号为UTC4N60。
有益效果：本实用新型的超级电容充电器在PWM芯片NCP1216D65G的引脚2上设有电阻R19，使NCP1216D65G在光耦U2B不起作用时仍能够维持恒功率的工作模式，PWM芯片NCP1216D65G的引脚3上与开关管Q2的漏极相连接，从而实现通过电阻R15的阻值来控制充电器输出恒定在最大功率，此外， PWM芯片NCP1216D65G内部设有比较器，当PWM芯片内部的比较器输出恒为高电平时，PWM芯片NCP1216D65G控制切断整个电路的供电，从而降低了静态待机时的功耗，其结构简单，体积小，在输出低电压时，光耦U2B不起作用前，充电器以最大功率恒功率模式充电，减少了能源的浪费，有效提高了充电的速度。
附图说明
图1是本实用新型的电路结构框图。
图2是本实用新型的恒功率控制电路图。
图3是本实用新型的完整电路图。
具体实施方式
下面结合附图对实用新型实施作进一步描述：
如图1所述，本实用新型的超级电容充电器，包括输入整流滤波电路、输出整流滤波电路和充电器控制电路，其中，输入整流滤波电路的输入端与AC电流输入端in连接，输入整流滤波电路的输出端与变压器的输入端连接，变压器输出端与输出整流滤波电路的输入端连接，输出整流滤波电路的输出端分别与充电输出端out和充电控制电路连接；由于超级电容的特性与一般的充电电池不同，将储存的电能完全放光仍然可以充电，因此要考虑电容从零伏开始充电的问题，而这对于充电器来说，相当于充电器出现输出端短路的情况，在这种情况出现的前提下也必须要对电容充电，因此在输入整流滤波电路的输出端与变压器的输入端之间连接有恒功率控制电路，恒功率控制电路上设有反馈接收电路，所述的反馈接收电路为引脚分别连接在电阻R19两端的光耦U2B中的光敏三极管；输出整流滤波电路的输出端与充电器控制电路之间连接有由充电器控制电路控制的反馈发射电路；
如图2和图3所示，恒功率控制电路包括PWM（脉宽调制）芯片，型号为安森美公司生产的NCP1216D65G，NCP1216D65G的引脚1与电容C14相连接，电容C14接地，PWM芯片的引脚2分别与反馈接收电路和电阻R19相连，PWM芯片NCP1216D65G内部设有的比较器，比较器的电压会根据电阻R19的阻值，在光耦U2B失效的情况下维持正常的工作状态，再配合与NCP1216D65G的引脚3连接的限功率电阻R15来控制充电器输出保持在最大功率，在外部电路不改变的情况下，可以通过改变电阻R15的阻值改变输出功率，因此，只要更换外部电阻R15就可以调节输出功率的大小，以针对不同的超级电容进行充电；所述的反馈发射电路包括与输出整流滤波电路的输出端相连接的电阻R43、电阻R44和电阻R38。电阻R43连接有光耦U2B中的光敏三极管配对的发光管，光耦U2B中的发光管分别与三端精密稳压器U3的引脚1相连接，三端精密稳压器U3的引脚6接地，电阻R44分别与三端精密稳压器U3的引脚8和电阻R38相连接，电阻R38接地，三端精密稳压器U3的引脚1和引脚8之间串联有电容C14，所述三端精密稳压器U3的型号为TL431A；所述的光耦U2B型号为PC817，开关管Q2的型号为UTC4N60。
如图3所示，输入整流滤波电路，变压器、输出整流滤波电路和充电控制电路为通用经典电路， 单片机供电线路为PWM芯片NCP1216D65G的标准外围供电电路。
本设计中，在待充电电容的端电压过低的情况下，包括输出端的待充电电容电压为零的情况，光耦U2B中的发光二极管无法点亮，因此光耦U2B内部的光敏三极管接收不到光信号，相当于断路，因此从待充电电容的电压为零伏到电容内部电压能够点亮光耦U2B中的发光二极管的充电过程中，PWM芯片工作于以下状态：先控制充电电路进行恒功率充电，当输出端电压达到能够点亮光耦U2B中的发光二极管的的电压时，切换成根据光耦的信号继续充电，随着输出电压的升高，光耦U2B的光敏三极管接收到的光量逐渐变大，其等效电阻逐渐减小，因此NCP1216D65G的内部比较器的电压逐渐降低，相当于比较电压逐渐降低，此时充电器脱离恒功率模式，进入由光耦U2B反馈控制的恒压模式，当充电电压逐渐接近设定的空载电压时，充电电流逐渐减小，直至电池充满。
Claims (4)
1.一种超级电容充电器，包括输入整流滤波电路、变压器、输出整流滤波电路和充电器控制电路，其中，输入整流滤波电路的输入端与AC电流输入端in连接，输入整流滤波电路的输出端与变压器的输入端连接，变压器输出端与输出整流滤波电路的输入端连接，输出整流滤波电路的输出端分别与充电输出端out和充电控制电路连接，其特征在于：所述输入整流滤波电路的输出端与变压器的输入端之间连接有恒功率控制电路，恒功率控制电路上设有反馈接收电路，输出整流滤波电路的输出端与充电器控制电路之间连接有由充电器控制电路控制的反馈发射电路；所述的恒功率控制电路包括PWM芯片，PWM芯片的引脚1与电容C14相连接，电容C14接地，PWM芯片的引脚2分别与反馈接收电路和电阻R19相连，PWM芯片的引脚3通过电阻R13分别与电阻R15和开关管Q2的漏极相连接，电阻R15接地，开关管Q2的源极与变压器相连接，PWM芯片的引脚4接地，PWM芯片的引脚5通过电阻R24与开关管Q2的触发极相连接，PWM芯片的引脚8与电阻R3相连接，电阻R3与输入蒸馏滤波电路的输出端相连接。
2. 根据权利要求1所述的超级电容充电器，其特征在于，所述的反馈接收电路为光耦U2B中的光敏三极管。
3. 根据权利要求1或2所述的超级电容充电器，其特征在于，所述的反馈发射电路包括与输出整流滤波电路的输出端相连接的电阻R43和电阻R44，电阻R43连接有光耦U2B中的发光管，光耦U2B中的发光管分别与三端精密稳压器U3的引脚1相连接，三端精密稳压器U3的引脚6接地，电阻R44分别与三端精密稳压器U3的引脚8和电阻R38相连接，电阻R38接地，三端精密稳压器U3的引脚1和引脚8之间串联有电容C14，所述三端精密稳压器U3的型号为TL431A。
4. 根据权利要求1或2所述的超级电容充电器，其特征在于，所述的PWM芯片为安森美公司的生产的NCP1216D65G，光耦U2B的型号为PC817，开关管Q2的型号为UTC4N60。
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