CN204258341U - 电容储能电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种电容储能电路，属于充电供电技术领域，其包括依次连接的二极管V32、稳压电路、限流电路和二极管V25，二极管V32的正极与外接电源连接、负极与稳压电路连接，二极管V25正极与限流电路连接、负极与负载电路连接，电容储能电路还包括由若干个串联的储能单元电路构成的能量存储电路，能量存储电路的正极端与二极管V25的阳极连接、负极端接地。在电路装置中，当外接电源中断时可作为备用电源，具有使用寿命长、节能环保等特点。该电路不需要复杂的切换电路、切换时间短，能保证在外接电源正常时和中断时装置能够有无间断的电源供应。

Description

电容储能电路

技术领域

本实用新型涉及充电供电技术领域。具体地说涉及一种电容储能电路。

背景技术

超级电容器是一种电化学元件，其介于传统电容器与电池之间，是一种具有特殊性能的电源，但在其储能的过程并不发生化学反应。超级电容器是利用双电层原理的电容器。当外加电压加到超级电容器的两个极板上时，与普通电容器一样，极板的正电极存储正电荷，负极板存储负电荷，在超级电容器的两极板上电荷产生的电场作用下，在电解液与电极间的界面上形成相反的电荷，以平衡电解液的内电场，这种正电荷与负电荷在两个不同相之间的接触面上，以正负电荷之间极短间隙排列在相反的位置上，这个电荷分布层叫做双电层，因此电容量非常大。当两极板间电势低于电解液的氧化还原电极电位时，电解液界面上电荷不会脱离电解液，超级电容器为正常工作状态(通常为3V以下)，如电容器两端电压超过电解液的氧化还原电极电位时，电解液将分解，为非正常状态。由于随着超级电容器放电，正、负极板上的电荷被外电路泄放，电解液的界面上的电荷相应减少。由此可以看出：超级电容器的充放电过程始终是物理过程，没有化学反应。因此性能是稳定的，与利用化学反应的蓄电池是不同的。因此超级电容器可以反复充放电数十万次。

超级电容器是一种新型储能装置，其具有功率密度高、充放电时间短、使用寿命长、温度特性好、节约能源和绿色环保等特点。单个超级电容的电压一般不超过3V，且能量较小，因此一般采用多个电容串联的方式来组成所需的储能装置以提高储能装置的能量存储。

现有的电路装置中，一旦外接电源中断需要备用电源来提供电源以进行数据存储等操作时，用电源多采用化学电池，使用寿命短且对环境污染大。另外，主备电源的切换需要复杂的电路设计，而且其切换工作会需要一定的时间备。

实用新型内容

为此，本实用新型所要解决的技术问题在于现有电路装置中采用化学电池的备用电源使用寿命短、对环境污染大，且主备电源的切换装置复杂，从而提出一种可作为备用电源的使用寿命长、节能环保的电容储能电路。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了如下技术方案：

一种电容储能电路，包括依次连接的二极管V32、稳压电路、限流电路和二极管V25，二极管V32的正极与外接电源连接、负极与稳压电路连接，二极管V25正极与限流电路连接、负极与负载电路连接，电容储能电路还包括由若干个串联的储能单元电路构成的能量存储电路，能量存储电路的正极端与二极管V25的阳极连接、负极端接地。

作为优化，储能单元电路包括一个超级电容器和一个电阻，超级电容器和电阻并联。

作为优化，储能单元电路的电阻大小均一致。

作为优化，储能单元电路的超级电容器的大小一致。

本实用新型的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

本实用新型提供的电容储能电路，在电路装置中，当外接电源中断时可作为备用电源，以供装置进行相应的保护操作，如保存数据等，其并没有利用化学反应，具有功率密度高、充放电时间短、使用寿命长、温度特性好、节约能源和绿色环保等特点。二极管V25起到开关作用，在外接电源正常时，二极管V25处于反向截止状态，从而关闭能量存储电路的放电，一旦外接电源导通时，则二极管V25正向导通，能量存储电路对外放电，给负载电路供电。并且，当外接电源恢复正常时，可立即自动切换为外接电源供电，同时还可给能量存储电路充电。该电路不需要复杂的切换电路、切换时间短，能保证在外接电源正常时和中断时装置能够有无间断的电源供应。

附图说明

为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面根据本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中

图1是本实用新型一个实施例的一种电容储能电路图；

图2是本实用新型一个实施例的一种均压电路图。

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例对本实用新型所提供的技术方案作进一步的详细描述。

如图1所示，本实用新型提供了一种电容储能电路，包括依次连接的二极管V32、稳压电路、由并联的电阻R14和电阻R15构成的限流电路和二极管V25，二极管V32的正极与外接电源连接、负极与稳压电路连接，二极管V25正极与限流电路连接、负极与负载电路连接，电容储能电路还包括由若干个串联的储能单元电路构成的能量存储电路，能量存储电路的正极端与二极管V25的阳极连接、负极端接地。具体地，储能单元电路包括并联的一个超级电容器和一个电阻。且所有储能单元电路的电阻和超级电容器的大小均一致。能量存储电路中的超级电容器同向串联。作为本实用新型的其他具体实施方式，电容储能电路还包括电容C49，电容C49的一端与二极管V32的负极连接、另一端接地。

当装置的外接电源断电时，储存了电能的电容储能电路可以作为备用电源使用，该电容储能电路由充电电路、储能电路和放电电路三部分组成。如图1所示，充电电路可由15VDC外接电源提供电源，也可以对C41、C42、C43、C44四个超级电容器进行充电，当前端没有电压15VDC时，四个超级电容器可以为装置提供电源，保证装置在外部掉电的情况下能持续工作一段时间。实际使用中，可根据装置的使用需要，设置多个储能单元电路以增加储存的能量。D17为稳压电路，提供10V直流电压用于给超级电容充电,充电电路中二极管V32作用是为防止外部电源中断时防止电容电流倒灌到外接电源电路中。R14、R15为充电限流电阻，防止装置启动时电流过大，导致装置电源无法正常启动。存储电路由4个超级电容和均压电阻串联组成。均压电阻R12、R16、R17、R18主要为保证与其并联的四个超级电容器两端电压保持一致，以免电压不均造成超级电容局部过电压而损坏。超级电容通过二极管V25放电，该二极管起到自动开关作用，在外接电电源正常时该二极管处于反向截止状态，从而断开能量存储电路的放电电路；外接电源中断时正向导通，从而导通能量存储电路的放电电路。该电路保证了正常情况下和异常情况下装置均能够有保证正常工作的电源供应。若装置工作需要10V的主电源，而前级转化出的是15V的15VDC，则可采用此电压转换电路，并通过此电路为超级电容供电，保证装置正常工作。

如图2所示，作为本实施例的一种变形，均压电路，即与超级电容器并联的用于保证所有串联的超级电容器的两端电压保持一致，还可以是如下电路：

包括电阻R1-R7、并连接的电阻R8和R9、稳压电路U1和三极管D1和D2，电阻R1、R2、R3串联后与超级电容器并联，且电阻R1与超级电容器的正极连接，稳压电路U1的第一端与电阻R2、R3的连接处连接，稳压电路U1的第二端分别与电阻R4和电阻R5的一端连接，稳压电路U1的第三端与超级电容器的负极连接，电阻R4的另一端与电阻R8和R9的连接处连接，电阻R5的另一端与三极管D1的基极连接，三极管D1的发射极也与电阻R8和R9的连接处连接，三极管D1的集电极分别与电阻R6和R7的一端连接，电阻R6的另一端与超级电容器的负极连接，电阻R7的另一端与三极管D2的基极连接，三极管D2的集电极与电阻R8和R9的另一连接处连接，三极管D2的发射极与超级电容器的负极连接。稳压电路U1为TL431三端基准稳压集成芯片。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims (4)

1.一种电容储能电路，其特征在于，包括依次连接的二极管V32、稳压电路、限流电路和二极管V25，所述二极管V32的正极与外接电源连接、负极与所述稳压电路连接，所述二极管V25正极与所述限流电路连接、负极与负载电路连接，所述电容储能电路还包括由若干个串联的储能单元电路构成的能量存储电路，所述能量存储电路的正极端与所述二极管V25的阳极连接、负极端接地。

2.如权利要求1所述的电容储能电路，其特征在于，所述储能单元电路包括一个超级电容器和一个电阻，所述超级电容器和电阻并联。

3.如权利要求2所述的电容储能电路，其特征在于，所述储能单元电路的电阻大小均一致。

4.如权利要求2或3所述的电容储能电路，其特征在于，所述储能单元电路的超级电容器的大小一致。