CN204190441U - 一种串联超级电容组均衡电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于航空电子技术领域，涉及到记录器独立电源系统,特别是涉及一种串联超级电容组均衡电路,包括分压电路、具有关断功能的运算放大器、推挽驱动电路。本实用新型采用具有关断功能的运算放大器作为驱动器，可以灵活的用于关闭均衡电路，有效的降低均衡电路在超级电容组放电时的能量浪费。本实用新型所述的串联超级电容组均衡电路，主要用于对航空ARINC777规范中规定的独立电源储能部件中串联超级电容组进行电压均衡，以确保超级电容在容量有差异的情况下，有效的利用其能量贮存能力。同时，均衡电路具有关断功能，可以关闭均衡电路，降低其在超级电容放电时的能量消耗。
Description
技术领域
本实用新型属于航空电子技术领域，涉及到记录器独立电源系统,特别是涉及一种串联超级电容组均衡电路。
背景技术
记录器独立电源系统中，一种可以实施的能量贮存方式就是采用超级电容组作为贮能介质。
超级电容单体具有额定电压低的特点，因此使用中一般将超级电容串联使用。但由于各单体在性能(容量、温度特性、初始电压等方面)上的差异，长期使用中会导致各电容电压不一致，可能导致部分电容过压使用而降低寿命。如果对电容组电压降额使用，则会降低贮能效率。因此，通过电压均衡技术可以避免电容过压使用，同时又能最大程度地利用其贮能能力。
现有的串联超级电容组均衡不能符合航空领域的特殊要求。航空电子技术领域使用时，如果其中一个晶体管失效短路，则会导致该晶体管负责均衡的超级电容始终处于放电状态，进而由于该超级电容放电导致其电压低于另一只超级电容，触发另一只超级电容的均衡晶体管导通，此时，两个晶体管均处于导通状态，超级电容大电流放电，容易损坏。另外，该电路采用了普通的运算放大器进行均衡，意味着均衡电路将会一直处于工作状态，如果超级电容组放电时也进行电压均衡，则会浪费超级电容贮存的能量，导致储能利用率下降。
因此，需要一种可靠性较高的，能够灵活控制均衡功能使能和关闭的串联超级电容组均衡电路。
发明内容
发明目的：提供一种超级电容组均衡电路，可以实时的调整相邻电容的电压，使其电压趋向一致。同时，具有均衡功能使能和关闭接口，能够由外部信号关闭均衡电路，避免超级电容组放电时消耗能量。
技术方案：一种串联超级电容组均衡电路，包括分压电路1、具有关断功能的运算放大器2、推挽驱动电路3，所述分压电路1由两个相同阻值的电阻串联而成，其一端接两只串联电容器组的正端，另一端接两只串联电容器组的负端，中间抽头接运算放大器2的正输入端，运算放大器2的负输入端接两只串联电容器组的中间抽头，运算放大器2的输出端接推挽驱动电路3中驱动电阻31的一端，驱动电阻31的另一端接PNP功率三极管32和NPN功率三极管33的基极，PNP功率三极管32和NPN功率三极管33的发射极相连，并连接到两只串联电容器组的中间抽头，NPN功率三极管33的集电极通过第二功率电阻器35连接到两只串联电容器组的正端，PNP功率三极管32的集电极通过第一功率电阻器34连接到两只串联电容器组的负端。
有益效果：本实用新型所示串联超级电容组均衡电路，相比现有技术，具有安全且能关断的优点，具体如下：现有技术仅在电容抽头上串入一个功率电阻，本实用新型在推挽电路两臂上均串入功率电阻，可以有效降低由于晶体管失效短路造成的电容直接短路的风险；本实用新型采用具有关断功能的运算放大器作为驱动器，可以灵活的用于关闭均衡电路，有效的降低均衡电路在超级电容组放电时的能量浪费。
附图说明
图1为本发明电路(部分)原理框图；
图2为超级电容组中组合使用本发明电路的架构图；
其中：1、分压电路，2、运算放大器，3、推挽驱动电路，31、驱动电阻，32、PNP功率三极管，33、NPN功率三极管，34、第一功率电阻器，35、第二功率电阻器
具体实施方式
下面结合附图对发明的一种实施例作进一步详细描述，请参阅图1、图2。
本实用新型采用具有关断功能的运算放大器、功率型推挽输出电路等构成功率型电压跟随器。其中功率型推挽输出电路中，功率限流电阻配置在两个晶体管的集电极上，避免晶体管损坏时导致超级电容大电流放电。
一种串联超级电容组均衡电路，包括分压电路1、具有关断功能的运算放大器2、推挽驱动电路3，所述分压电路1由两个相同阻值的电阻串联而成，其一端接两只串联电容器组的正端，另一端接两只串联电容器组的负端，中间抽头接运算放大器2的正输入端，运算放大器2的负输入端接两只串联电容器组的中间抽头，运算放大器2的输出端接推挽驱动电路3中驱动电阻31的一端，驱动电阻31的另一端接PNP功率三极管32和NPN功率三极管33的基极，PNP功率三极管32和NPN功率三极管33的发射极相连，并连接到两只串联电容器组的中间抽头，NPN功率三极管33的集电极通过第二功率电阻器35连接到两只串联电容器组的正端，PNP功率三极管32的集电极通过第一功率电阻器34连接到两只串联电容器组的负端。
参阅图1，该图为本发明的基本电路。其中分压电路1中两个电阻取值相同，用于设定两个超级电容的中间值刚好为串联电压值的一半，即设定两个电容均衡电压值相同。
推挽功率驱动电路有一个NPN功率三极管33、一个PNP功率三极管32、两个功率电阻(34和35)与运算放大器2构成功率电压跟随器。
基本电路具有+、-和out三个引脚，对于多电容串联组，可以按照图2的方式进行级联使用。
本实用新型所示串联超级电容组均衡电路，相比现有技术，具有安全且能关断的优点，具体如下：现有技术仅在电容抽头上串入一个功率电阻，本实用新型在推挽电路两臂上均串入功率电阻，可以有效降低由于晶体管失效短路造成的电容直接短路的风险；本实用新型采用具有关断功能的运算放大器作为驱动器，可以灵活的用于关闭均衡电路，有效的降低均衡电路在超级电容组放电时的能量浪费。
Claims (1)
1.一种串联超级电容组均衡电路，其特征在于，包括分压电路[1]、具有关断功能的运算放大器[2]、推挽驱动电路[3]，所述分压电路[1]由两个相同阻值的电阻串联而成，其一端接两只串联电容器组的正端，另一端接两只串联电容器组的负端，中间抽头接运算放大器[2]的正输入端，运算放大器[2]的负输入端接两只串联电容器组的中间抽头，运算放大器[2]的输出端接推挽驱动电路[3]中驱动电阻[31]的一端，驱动电阻[31]的另一端接PNP功率三极管[32]和NPN功率三极管[33]的基极，PNP功率三极管[32]和NPN功率三极管[33]的发射极相连，并连接到两只串联电容器组的中间抽头，NPN功率三极管[33]的集电极通过第二功率电阻器[35]连接到两只串联电容器组的正端，PNP功率三极管[32]的集电极通过第一功率电阻器[34]连接到两只串联电容器组的负端。
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Publications (1)
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Cited By (4)
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|---|---|---|---|---|
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| CN114598013A (zh) * | 2022-04-13 | 2022-06-07 | 苏州浪潮智能科技有限公司 | 电压均衡电路及充电设备 |
| CN115882733A (zh) * | 2023-02-21 | 2023-03-31 | 成都必控科技有限责任公司 | 一种全桥开关电源和推免式开关电源复合的拓扑电路 |
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2014
- 2014-10-28 CN CN201420631137.2U patent/CN204190441U/zh not_active Expired - Lifetime
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| CN106451660B (zh) * | 2016-11-15 | 2019-09-24 | 武汉华中数控股份有限公司 | 一种均压电路 |
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