CN203826996U - 可快速充电的超级电容与常规电池组合式电源 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种可快速充电的超级电容与常规电池组合式电源。本实用新型所将超级电容和常规电池进行组合，超级电容作为电能的缓冲部分，在很短时间内完成电能的存储，在撤去常规充电器后，通过可升降压的cuk变换器缓慢地对常规电池充电，同时对手机供电。其中，使用控制部分对cuk变换器的开关管进行PI控制。其中，cuk变换器可由其它升降压DC-DC变换器替代。通过超级电容和常规电池构成组合式电源，实现快速充电，而丝毫不影响对手机的供电，极大地节省了手机的电池充电时间，极大地方便了手机的使用。本实用新型所公布的组合式电源不仅适用于手机的供电，还适用于其它任何便携式电子或电气设备供电。
Description
技术领域
本实用新型涉及可快速充电电源领域，具体涉及一种可快速充电的超级电容与常规电池组合式电源。
背景技术
近年来，各种便携式电子或电气设备得到广泛使用，电源作为它们电能的主要来源，充电时间的长短直接决定了设备的方便程度。便携式设备使用的电源都是由常规电池组成的传统电源，由于常规电池本身的特性和出于安全的考虑，传统电源的充电电流较小，充电时间很长。为了缩短传统电源的充电时间，现有技术主要是采用大电流的充电器，但由于传统电源本身特性的限制，充电器的充电电流难以做大，便携式设备充电时间可达8至10小时，这给便携式设备的用户带来了极大的不方便。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足，提出一种可快速充电的超级电容与常规电池组合式电源。
本实用新型采用的技术方案是：一种可快速充电的超级电容与常规电池组合式电源，其将超级电容和常规电池进行组合，超级电容作为电能的缓冲部分，在很短时间内通过常规充电器完成电能的存储，在撤去常规充电器后，通过可升降压的cuk变换器缓慢地对常规电池充电，同时对手机负载供电。其中，使用控制部分对cuk变换器的开关管进行PI控制。
组合式电源由超级电容、常规电池、第一发光二极管LED1、第二发光二极管LED2、第一电感L1、第二电感L2、开关管、二极管、第一电容C2、第二电容C3组成。其中，常规充电器（10）的正极与第一发光二极管LED1阳极、第二发光二极管LED2的阴极以及第一电感L1的一端相连接；超级电容的正极与第一发光二极管LED1的阴极、第二发光二极管LED2的阳极相连，第一电感L1的另一端与开关管的漏极和第一电容的正极相连，第一电容的负极与二极管的阳极和第二电感L2的一端相连，第二电感L2的另一端与第二电容的正极、常规电池的正极和手机负载的一端相连，手机负载的另一端与常规充电器的负极、超级电容的负极的源极、二极管的阴极、第二电容的负极和常规电池的负极相连。
当接上常规充电器时，第一发光二极管LED1导通并发光，常规充电器给超级电容充电，同时常规充电器通过cuk变换器给常规电池充电和给负载供电，很短一段时间后超级电容充满电，第一发光二极管LED1截止并熄灭，此时撤去常规充电器；当撤去常规充电器后，第二发光二极管LED2导通并发光，超级电容通过cuk变换器给常规电池充电和给手机负载供电，直到超级电容的电压低于给定电压。
控制部分由电压采样电路1、电压采样电路2、加法器、PI调节器、PWM发生器、比较器、与门和驱动器组成。电压采样电路2采样常规电池的电压V B ，与参考电压V ref2 共同通过加法器，然后通过PI调节器和PWM发生器产生PWM信号，电压采样电路1采样超级电容的电压V C ，与给定电压V ref1 共同通过比较器，输出信号和所产生的PWM信号共同通过与门，再经过驱动器驱动cuk变换器的开关管。
本实用新型具有的优势为：利用超级电容可快速完成充电的特性，将其作为组合式电源的电能缓冲部分，实现组合式电源的快速充电，而丝毫不影响对手机负载的供电，极大地节省了手机用户的电池充电时间，极大地方便了手机用户的使用。与传统电源相比，本实用新型可极大地缩短充电时间，实现真正意义上的快速充电；与缩短充电时间的现有技术相比，无需更换充电器，只需常规充电器便可，极大地方便了用户的使用。
附图说明
图1是本实用新型的一种可快速充电的超级电容与常规电池组合式电源结构图；
图2是图1所示的一种可快速充电的超级电容与常规电池组合式电源接上常规充电器的工作过程图；
图3a和图3b 是图1所示的一种可快速充电的超级电容与常规电池组合式电源撤去常规充电器的工作过程图；
图4是图1所示的一种可快速充电的超级电容与常规电池组合式电源的控制部分。
具体实施方式
为进一步阐述本实用新型的内容和特点，以下结合附图对本实用新型的具体实施方案进行具体说明。但本实用新型的实施不限于此。
参考图1，本实用新型的一种可快速充电的超级电容与常规电池组合式电源由超级电容C1、常规电池E1、第一发光二极管LED1、第二发光二极管LED2、第一电感L1、第二电感L2、开关管Q1、二极管D1、第一电容C2、第二电容C3组成。其中，常规充电器（10）的正极与第一发光二极管LED1阳极、第二发光二极管LED2的阴极以及第一电感L1的一端相连接；超级电容C1的正极与第一发光二极管LED1的阴极、第二发光二极管LED2的阳极相连，第一电感L1的另一端与开关管Q1的漏极和第一电容C2的正极相连，第一电容C2的负极与二极管D1的阳极和第二电感L2的一端相连，第二电感L2的另一端与第二电容C3的正极、常规电池E1的正极和手机12一端相连，手机12的另一端同时与常规充电器10的负极、超级电容C1的负极、开关管Q1的源极、二极管D1的阴极、第二电容C3的负极和常规电池E1的负极相连。将超级电容C1和常规电池E1进行组合，超级电容C1作为电能的缓冲部分，在很短时间内通过常规充电器10完成电能的存储，在撤去常规充电器10后，通过可升降压的cuk变换器缓慢地对常规电池E1充电，同时对手机12供电。
其中，使用控制部分对cuk变换器的开关管Q1进行PI控制。
下面以图1为主的电路结构，结合图2～图3a和图3b叙述本实用新型的具体工作原理。
如图2所示，当接上常规充电器时，第一发光二极管LED1导通并发光，常规充电器10经第一发光二极管LED1给超级电容C1充电，同时常规充电器10通过cuk变换器15给常规电池E1充电和给手机12供电。很短一段时间后，超级电容C1充满电，第一发光二极管LED1截止并熄灭，此时可撤去常规充电器10。
如图3a所示，撤去常规充电器10后，第二发光二极管LED2导通并发光，超级电容C1通过第二发光二极管LED2和cuk变换器15给常规电池E1充电，同时给手机12供电。经过一段时间后超级电容C1储存的电压低于给定值V ref1 时，超级电容C1停止放电，第二发光二极管LED2截止并熄灭，常规电池E1给手机12供电，如图3b 所示。
控制部分如图4所示，控制部分由电压采样电路1、电压采样电路2、加法器、PI调节器、PWM发生器、比较器、与门和驱动器组成。电压采样电路2采样常规电池的电压V B ，与参考电压V ref2 共同通过加法器，然后通过PI调节器和PWM发生器产生PWM信号，电压采样电路1采样超级电容的电压V C ，与给定电压V ref1 共同通过比较器，输出信号和所产生的PWM信号共同通过与门，再经过驱动器驱动cuk变换器的开关管。其中，当V C >V ref1 时，比较器输出高电平，当V C <V ref1 时，比较器输出低电平。控制部分通过PI调节稳定常规电池两端的充电电压。
Claims (3)
1.一种可快速充电的超级电容与常规电池组合式电源，其特征在于：组合式电源（11）将超级电容C1和常规电池E1进行组合，超级电容C1作为电能的缓冲部分，在很短时间内通过常规充电器（10）完成电能的存储，在撤去常规充电器（10）后，通过可升降压的cuk变换器（15）缓慢地对常规电池E1充电，同时对手机（12）供电；其中，使用控制部分对cuk变换器（15）的开关管进行PI控制；
组合式电源（11）由超级电容C1、常规电池E1、第一发光二极管LED1、第二发光二极管LED2、第一电感L1、第二电感L2、开关管Q1、二极管D1、第一电容C2、第二电容C3组成，其中，常规充电器（10）的正极与第一发光二极管LED1阳极、第二发光二极管LED2的阴极以及第一电感L1的一端相连接；超级电容C1的正极与第一发光二极管LED1的阴极、第二发光二极管LED2的阳极相连，第一电感L1的另一端与开关管Q1的漏极和第一电容C2的正极相连，第一电容C2的负极与二极管D1的阳极和第二电 感L2的一端相连，第二电感L2的另一端与第二电容C3的正极、常规电池E1的正极和手机（12）的一端相连，手机（12）的另一端与常规充电器（10）的负极、超级电容C1的负极、开关管Q1的源极、二极管D1的阴极、第二电容C3的负极和常规电池E1的负极相连。
2.根据权利要求1所述的一种可快速充电的超级电容与常规电池组合式电源，其特征在于：当接上常规充电器（10）时，第一发光二极管LED1导通并发光，常规充电器（10）给超级电容C1充电，常规充电器（10）通过cuk变换器（15）给常规电池E1充电和给手机（12）供电，很短一段时间后超级电容C1充满电，第一发光二极管LED1截止并熄灭，此时撤去常规充电器（10）；当撤去常规充电器（10）后，第二发光二极管LED2导通并发光，超级电容C1通过cuk变换器（15）给常规电池E1充电和给手机（12）供电，直到超级电容C1的电压低于给定电压。
3.根据权利要求1所述的一种可快速充电的超级电容与常规电池组合式电源，其特征在于：控制部分由电压采样电路1、电压采样电路2、加法器、PI调节器、PWM发生器、比较器、与门和驱动器组成，电压采样电路2采样常规电池E1的电压V B ，与参考电压V ref2 共同通过加法器，然后通过PI调节器和PWM发生器产生PWM信号，电压采样电路1采样超级电容的电压V C ，与给定电压V ref1 共同通过比较器，输出信号和所产生的PWM信号共同通过与门，再经过驱动器驱动cuk变换器（15）的开关管Q1。
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