CN202997539U - 一种超级电容电压均衡保护电路 - Google Patents

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田军
闫宝祝
马宝华
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Shaanxi Qianshan Avionics Co Ltd
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Abstract

本实用新型属于航空电子技术领域，特别是涉及到一种超级电容电压均衡保护电路，包括一个带有基准电压源的运算放大电路1、PMOS管V1、功率电阻R3及分压电阻R1、R2，本实用新型一种超级电容电压均衡保护电路，可以保证超级电容在大电流充电过程中不会过充损坏，起到保护超级电容，延长超级电容使用寿命的效果。本实用新型结构简单，只需要5个元器件，使用安装方便。本实用新型所述的一种超级电容电压均衡保护电路，采用大功率稳压电路来实现，并联在超级电容上，在超级电容充电过程中，电压达到设定的值后可以分流充电电流，以保护超级电容电压不会超过设定的电压，避免超级电容损坏。

Description

一种超级电容电压均衡保护电路
技术领域
本实用新型属于航空电子技术领域，特别是涉及到一种超级电容电压均衡保护电路。
背景技术
超级电容作为大容量储能元件，目前已经在风力发电、光伏发电行业广泛用于能量储存。
由于超级电容具有额定工作电压低（单体一般有2.5V、2.7V、5V等）的特点，在很多应用场合都必须采用串联的方式以提高电容组的工作电压。因为超级电容单体容量特性上的差异，串联电容组充电过程中，存在各单体电容电压不一致的问题，容易导致部分超级电容单体过充电损坏情况的发生。
目前广泛采用的均衡电路存在如下缺点：
1、采用电阻、普通稳压二极管构成的均衡电路，由于其分流电流小，往往在大电流充电情况下无法起到均衡保护作用，甚至烧毁均衡电路；
2、采用飞渡电容和开关电路构成的均衡电路，其侧重点为动态均衡各超级电容单体的电压，在大电流充电时无法保护超级电容，且该电路不适合在单体上安装，需要针对整个电容组进行设计。
发明内容
发明目的：本实用新型的目的是提供一种可在超级电容单体上安装，能够在大电流充电时保护超级电容不过充的超级电容电压均衡保护电路。
技术方案：一种超级电容电压均衡保护电路，包括一个带有基准电压源的运算放大电路1、PMOS管V1、功率电阻R3及分压电阻R1、R2，所述运算放大电路1的OUT引脚连接到PMOS管2的栅极G上；所述运算放大电路1的FB引脚连接到分压电阻R1和R2的一端上，R1的另一端接电源正V+，R2的另一端接电源负V-；所述运算放大电路1的IN引脚接电源正，GND引脚接电源负；所述PMOS管2源极S接电源正V+，漏极D接功率电阻器R3，功率电阻器R3另外一端接电源负V-。
所述运算放大电路1由运算放大器和基准电压源(限流电阻R4与稳压二极管D1)组成。
或者，所述运算放大电路1为LT6650芯片。
所述PMOS管2的栅—源导通阈值VGS低于超级电容额定电压。
有益效果：本实用新型一种超级电容电压均衡保护电路，可以保证超级电容在大电流充电过程中不会过充损坏，起到保护超级电容，延长超级电容使用寿命的效果。本实用新型结构简单，只需要5个元器件，使用安装方便。
附图说明
图1为本实用新型实施例1电路原理图；
图2为本实用新型实施例2电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述，请参阅图1至图2。
如图1及图2所示，一种超级电容电压均衡保护电路，包括一个带有基准电压源的运算放大电路1、PMOS管V1、功率电阻R3及分压电阻R1、R2，所述运算放大电路1的OUT引脚连接到PMOS管2的栅极G上；所述运算放大电路1的FB引脚连接到分压电阻R1和R2的一端上，R1的另一端接电源正V+，R2的另一端接电源负V-；所述运算放大电路1的IN引脚接电源正，GND引脚接电源负；所述PMOS管V1源极S接电源正，漏极D接功率电阻器R3，功率电阻器R3另外一端接电源负V-。
具体使用时，在元器件选择上，按照如下要求：
1、由于超级电容额定电压较低，PMOS管V1应当选择栅—源导通阈值（VGS）低于超级电容额定电压的PMOS管，如超级电容额定电压为2.7V，考虑一定余量的情况下，可以选择VGS为2V左右的PMOS管；
2、功率电阻R3应当选择在通过充电电流情况下，其压降能低于超级电容额定电压的阻值；
3、在保护电路启动工作的情况下，充电电流将被PMOS管V1和功率电阻R3旁路，所以应当保证选用的PMOS管V1和功率电阻R3的额定功率能够满足要求；
4、分压电阻R1和R2依据公式Vp=(R1+R2)×Vr/R2来选择，其中Vp为超级电容保护电压，Vr为基准电压源电压；
5、在保护电路功率较大时，可以适当地安装散热片。
实施例1，如图1所示，所述运算放大电路1为LT6650芯片。采用凌特公司内置基准电压源和运算放大器的LT6650芯片，以及PMOS管V1和相关外围元件R1～R3，构成可以承受大电流的稳压电路，实现超级电容电压保护电路。
实施例2，如图2所示，所述运算放大电路1由运算放大器N1和基准电压源(限流电阻R4与稳压二极管D1)组成。
本实用新型适用于超级电容单体，使用时，本电路并接在超级电容单体的两端，其电源正V+与超级电容单体的正端连接，电源负V-与超级电容单体的负端连接。

Claims (4)

1.一种超级电容电压均衡保护电路，其特征在于，包括一个带有基准电压源的运算放大电路[1]、PMOS管V1、功率电阻R3及分压电阻R1、R2，所述运算放大电路[1]的OUT引脚连接到PMOS管V1的栅极G上；所述运算放大电路[1]的FB引脚连接到分压电阻R1和R2的一端上，R1的另一端接电源正V+，R2的另一端接电源负V-；所述运算放大电路[1]的IN引脚接电源正V+，GND引脚接电源负V-；所述PMOS管V1源极S接电源正V+，漏极D接功率电阻器R3，功率电阻器R3另外一端接电源负V-。
2.根据权利要求1所述的一种超级电容电压均衡保护电路，其特征在于，所述运算放大电路[1]包括运算放大器N1、稳压二极管D1和限流电阻R4，其中限流电阻R4一端接到运算放大电路[1]的IN引脚，另一端分别连接到稳压二极管D1的负端和运算放大器N1的正输入端，稳压二极管D1的正端接到运算放大电路[1]的GND引脚，运算放大器N1的输出端和负输入端分别接到运算放大电路[1]的OUT引脚和FB引脚。
3.根据权利要求1所述的一种超级电容电压均衡保护电路，其特征在于，所述运算放大电路[1]为LT6650芯片。
4.根据权利要求2或3所述的一种超级电容电压均衡保护电路，其特征在于，所述PMOS管V1的栅—源导通阈值VGS低于超级电容额定电压。
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