CN204905987U - 一种供电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种供电装置，该供电装置连接在太阳能电源和负载之间，其包括超级电容器单元、锂亚电池单元及切换电路单元。超级电容器单元连接于太阳能电源与所述切换电路单元之间，且太阳能电源为超级电容器单元充电，以使超级电容器单元为负载供电，锂亚电池单元连接于负载与切换电路单元之间，当太阳能电源不能为超级电容器单元充电时，锂亚电池单元用于为超级电容器单元充电，当超级电容器单元不能为负载供电时，切换电路单元选择锂亚电池单元为负载供电的切换。该实用新型具有采用太阳能供电单元作为外部电源，且锂亚电池单元作为备用电源，以实现该供电装置的供电容量大、带载能力强且供电时间长的优点。

Description

一种供电装置

技术领域

本实用新型涉及电力技术领域，尤其涉及一种供电装置。

背景技术

目前，为了解决锂亚电池供电时存在供电电压滞后的问题，通常采用将锂亚电池和超级电容器组合起来使用的技术方案。即通过将锂亚电池的正极与超级电容器的正极连接，同时将锂亚电池的负极与超级电容器的负极连接。藉由超级电容器没有电压滞后的特点，这种组合可以解决锂亚电池供电电压滞后的问题。但是这种组合方式的供电容量仍然只取决于锂亚电池自身的容量，其带负载的能力及供电时间受到很大限制，且一旦锂亚电池的容量耗尽时，锂亚电池和超级电容器的组合方式就失效，无法继续为负载供电。因此这种组合方式存在对外供电容量不够，带载能力差及供电时间短的问题，致使其实际推广应用范围受限的问题。

因此，目前急需一种供电容量大、带载能力强且供电时间长的供电装置。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种供电容量大、带载能力强且供电时间长的供电装置。

为解决上述技术问题，实用新型采用如下所述的技术方案。一种供电装置，连接在太阳能电源和负载之间，所述供电装置包括超级电容器单元、锂亚电池单元及切换电路单元，所述超级电容器单元连接于太阳能电源与所述切换电路单元之间，且太阳能电源为所述超级电容器单元充电，以使所述超级电容器单元为负载供电，所述锂亚电池单元连接于负载与所述切换电路单元之间，当太阳能电源不能为所述超电容器单元充电时，所述锂亚电池单元用于为所述超级电容器单元充电，当所述超级电容器单元不能为负载供电时，所述切换电路单元选择所述锂亚电池单元为负载供电的切换。

优选地，所述超级电容器单元包括超级电容器及与所述超级电容器连接的保护电路单元，所述保护电路单元用于限定所述超级电容器的电压上下限值。

优选地，所述保护电路单元包括第一控制单元、第一电阻、第一电容、第二电阻、第一MOS管及第二MOS管，第一控制单元的第一电压输入端同时连接第一电阻的一端与第一电容的一端，第一电阻的另一端同时连接太阳能电源的正极和超级电容器的一端，超级电容器的另一端连接公共负极，第一电容的另一端连接第一控制单元的第一负极，第二电阻的一端连接第一控制单元的第二电压输入端，其另一端同时连接切换电路单元和太阳能电源的负极，第一控制单元的第一控制端连接第一MOS管的栅极，第一控制单元的第二控制端连接第二MOS管的栅极，第一MOS管的源极连接第二电阻的另一端，第一MOS管的漏极连接第二MOS管的漏极，第二MOS管的源极连接第一控制单元的第一负极和公共负极。

优选地，所述切换电路单元包括第三电阻、第三MOS管及第二控制单元，第三电阻的一端同时连接太阳能电源的正极和第二控制单元的第三电压输入端，第三电阻的另一端同时连接第二控制单元的输出端、锂亚电池单元的正极和第三MOS管的栅极，第三MOS管的漏极连接超级电容器单元的一端，第三MOS管的源极连接锂亚电池单元的负极，第二控制单元的第二负极连接公共负极。

优选地，所述锂亚电池单元包括锂亚电池、第四MOS管及第六电容，所述锂亚电池的正极连接第四MOS管的漏极，第四MOS管的栅极同时连接第三电阻的一端、第二控制单元的输出端和第三MOS管的栅极，第四MOS管的源极同时连接第六电容的一端和超级电容器单元的一端，第六电容的另一端同时连接负载的负极、锂亚电池的负极和第三MOS管的源极。

优选地，所述供电装置还包括稳压电路单元，所述稳压电路单元连接在所述超级电容器单元和负载之间。

优选地，所述稳压电路单元包括第三控制单元、第二二极管和第五电容，第三控制单元的输入端同时连接太阳能电源的正极、超级电容器单元的一端，第三控制单元的接地端连接公共负极，第三控制单元的输出端同时连接第二二极管的正极和第五电容的一端，第五电容的另一端连接公共负极。

优选地，所述太阳能电源和所述超级电容器单元之间连接有第一二极管，第一二极管的正极连接太阳能电源的正极、第一二极管的负极连接超级电容单元的一端。

优选地，所述保护电路单元还包括第二电容和第三电容，第三电容的一端同时连接第二MOS管的源极和公共负极，第三电容的另一端连接第二电容的一端，第二电容的另一端同时连接太阳能电源的负极、负载的负极、第二电阻的一端和第一MOS管的源极。

优选地，所述第一MOS管的源极和漏极之间连接有第三二极管，且第三二极管的正极连接第一MOS管的源极，第三二极管的负极连接第一MOS管的漏极，第二MOS管的源极和漏极之间连接有第四二极管，且第四二极管的正极连接第二MOS管的源极，第四二极管的负极连接第二MOS管的漏极。

本实用新型的有益技术效果在于：该供电装置连接在太阳能电源和负载之间，该供电装置包括超级电容器单元、锂亚电池单元及切换电路单元。太阳能电源为超级电容器单元充电，以使超级电容器单元为负载供电。当太阳能电源不能为所述超级电容器单元充电时，锂亚电池单元用于为超级电容器单元充电，超级电容器单元为负载供电。当超级电容器单元不能为负载供电时，由切换电路单元切换为锂亚电池单元直接为负载供电。该实用新型具有采用太阳能供电单元作为外部电源，实现该供电装置的供电容量大、带载能力强且供电时间长的优点。

附图说明

图1是较佳实施例提供的供电装置的电路图。

图2是超级电容器和锂亚电池焊接在集成板上面的示意图。

图3是超级电容器和锂亚电池焊接在集成板侧面的示意图。

具体实施方式

为使本领域的普通技术人员更加清楚地理解实用新型的目的、技术方案和优点，以下结合附图和实施例对实用新型做进一步的阐述。

参照图1所示，其为一种较佳实施例提供的供电装置10的电路图。在本实施例中，该供电装置10连接在太阳能电源11和负载16之间。供电装置10包括超级电容器单元12、锂亚电池单元14及切换电路单元13。超级电容器单元12连接于太阳能电源11与切换电路单元13之间，且太阳能电源11为超级电容器单元12充电，以使超级电容器单元12为负载16供电。锂亚电池单元14连接于负载16与切换电路单元13之间，当太阳能电源11不能为超级电容器单元12充电时，锂亚电池单元14用于为超级电容器单元12充电，当超级电容器单元12不能为负载16供电时，切换电路单元13选择锂亚电池单元14为负载16供电的切换。

超级电容器单元12包括超级电容器121及与超级电容器121连接的保护电路单元122，保护电路单元122用于限定超级电容器121的电压上下限值。在本实施例中，保护电路单元122包括第一控制单元U1、第一电阻R1、第一电容C1、第二电阻R2、第一MOS管Q1及第二MOS管Q2。第一控制单元U1的第一电压输入端VC同时连接第一电阻R1的一端与第一电容C1的一端，第一电阻R1的另一端同时连接太阳能电源11的正极和超级电容器121的一端，超级电容器121的另一端连接公共负极，第一电容C1的另一端连接第一控制单元U1的第一负极VSS，第二电阻R2的一端连接第一控制单元U1的第二电压输入端，其另一端同时连接切换电路单元13和太阳能电源11的负极，第一控制单元U1的第一控制端CO连接第一MOS管Q1的栅极，第一控制单元U1的第二控制端DO连接第二MOS管Q2的栅极，第一MOS管Q1的源极连接第二电阻R2的另一端，第一MOS管Q1的漏极连接第二MOS管Q2的漏极，第二MOS管Q2的源极连接第一控制单元U1的第一负极和公共负极。其中，第一MOS管Q1的源极和漏极之间连接有第三二极管D3，且第三二极管D3的正极连接第一MOS管Q1的源极，第三二极管D3的负极连接第一MOS管Q1的漏极，第二MOS管Q2的源极和漏极之间连接有第四二极管D4，且第四二极管D4的正极连接第二MOS管Q2的源极，第四二极管D4的负极连接第二MOS管Q2的漏极。其中，第三二极管D3和第四二极管D4起稳压作用。

保护电路单元122还包括第二电容C2和第三电容C3，第三电容C3的一端同时连接第二MOS管Q2的源极和公共负极，第三电容C3的另一端连接第二电容C2的一端，第二电容C2的另一端同时连接太阳能电源11的负极、负载16的负极、第二电阻R2的一端和第一MOS管Q1的源极。该保护电路单元122通过设定超级电容器121的上限和下限实现对超级电容器121的保护。即当超级电容器121到达设定的下限电压时，太阳能电源11给超级电容器121充电，当超级电容器121的电量达到设定的上限电压时，太阳能电源11则不能继续为超级电容器121充电。藉由该保护电路单元122实现对超级电容器121充电保护和放电保护，避免了过充和过度放电造成对超级电容器121的破坏，从而可提高超级电容器121的使用安全性和延长使用寿命。优选地，太阳能电源11和超级电容器单元12之间连接有第一二极管D1，第一二极管D1的正极连接太阳能电源11的正极，第一二极管D1的负极连接超级电容单元12的一端。该第一二极管D1避免出现太阳能电源11反接造成的损坏，从而也起到电路的安全防护。

太阳能电源11的正极经第一二极管D1连接超级电容器单元12的一端，即同时连接超级电容器121和保护电路单元122，并经第一MOS管Q1和第二MOS管Q2连接太阳能电源11的负极，形成太阳能电源11为超级电容器121充电的连接通路。由于太阳能没有地域的限制，且其总量巨大，是目前可直接开发和利用的最大能源，其便于采集，且太阳能的开发利用不会带来污染环境，它是最清洁能源之一。在本实施例中，采用太阳能电源11作为超级电容器121的供电电源，一方面提供给超级电容器121源源不断的供电能源，其供电容量足够大，可提高超级电容器121带负载16的能力，使得供电时间更长；另一方面，太阳能电源11具有清洁、无污染的特点，也使得太阳能电源11成为最有使用价值的能源之一。

切换电路单元13包括第三电阻R3、第三MOS管Q3及第二控制单元U2。其中，第三电阻R3的一端同时连接太阳能电源11的正极和第二控制单元U2的第三电压输入端VCC，第三电阻R3的另一端同时连接第二控制单元U2的输出端VO、锂亚电池单元14的正极和第三MOS管Q3的栅极，第三MOS管Q3的漏极连接超级电容器单元12的一端，第三MOS管Q3的源极连接锂亚电池单元14的负极，第二控制单元U2的第二负极VSS连接公共负极。其中，第三MOS管Q3为增强型N沟道MOS管。优选地，锂亚电池单元14包括锂亚电池141、第四MOS管Q4及第六电容C6。其中，锂亚电池141的正极连接第四MOS管Q4的漏极，第四MOS管Q4的栅极同时连接第三电阻R3的一端、第二控制单元U2的输出端VO和第三MOS管Q3的栅极，第四MOS管Q4的源极同时连接第六电容C6的一端和超级电容器单元12的一端，第六电容C6的另一端同时连接负载16的负极、锂亚电池141的负极和第三MOS管Q3的源极。其中，第四MOS管Q4是耗尽型P沟道MOS管，一旦被触发，则第四MOS管Q4经处于一直导通状态。在本实施例中，该切换电路单元13实现锂亚电池单元14与超级电容器单元12之间的使用切换。

供电装置10还包括稳压电路单元15。稳压电路单元15连接在超级电容器单元12和负载16之间。优选地，稳压电路单元15包括第三控制单元U3、第二二极管D2和第五电容C5，第三控制单元U3的输入端IN同时连接太阳能电源11的正极、超级电容器单元12的一端，第三控制单元U3的接地端G连接公共负极，第三控制单元U3的输出端OUT同时连接第二二极管D2的正极和第五电容C5的一端，第五电容C5的另一端连接公共负极。本实施例中，稳压电路单元15还包括第四电容C4。第四电容C4一端同时连接第三控制单元U3的输入端IN和超级电容器单元12的一端，第四电容C4的另一端同时连接第五电容C5的一端和公共负极。

超级电容器121为负载16供电时，超级电容器121经稳压电路单元15连接负载16的正极，同时经第二MOS管Q2、第一MOS管Q1以及第三MOS管Q3连接负载16的负极，以形成超级电容器121为负载供电的连接通路。

参照图2至图3所示，超级电容器121和锂亚电池141焊接在集成板30上面的示意图和焊接在集成板30侧面的示意图。超级电容器121和锂亚电池141分别焊接在集成板30上进行组装，且并不局限于在集成板30的上面和侧面的安装，也可以安装在不同的集成板30上，且能够实现本供电装置10的供电要求的组装方式都可以。

当太阳能电源11不能为超级电容器单元12供电时，锂亚电池141为超级电容器单元12供电。参照图1所示，锂亚电池141的正极经第四MOS管Q4连接保护电路单元122和超级电容器121，并经过第二MOS管Q2、第一MOS管Q1、第三MOS管Q3连接至锂亚电池141的负极，以形成锂亚电池141为超级电容121充电的连接通路。当太阳能电源11不能及时为超级电容器121供应电量时，藉由该锂亚电池单元14作为可靠的备用电源，实现为超级电容器121可靠的充电，从而保证负载16的供电来源比较稳定且能够实现更长时间电容供应。此外，当超级电容器121不能为负载16供电时，锂亚电池141的正极经由第四MOS管Q4连接负载16的正极，锂亚电池141的负极连接负载16的负极，以形成锂亚电池141为负载16充电的连接通路。藉由此，锂亚电池单元14为超级电容器单元12提供了更高级的供电保证。

以上所述仅为实用新型的优选实施例，而非对实用新型做任何形式上的限制。本领域的技术人员可在上述实施例的基础上施以各种等同的更改和改进，凡在权利要求范围内所做的等同变化或修饰，均应落入实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种供电装置，其特征在于：所述供电装置连接在太阳能电源和负载之间，所述供电装置包括超级电容器单元、锂亚电池单元及切换电路单元，所述超级电容器单元连接于太阳能电源与所述切换电路单元之间，且太阳能电源为所述超级电容器单元充电，以使所述超级电容器单元为负载供电，所述锂亚电池单元连接于负载与所述切换电路单元之间，当太阳能电源不能为所述超电容器单元充电时，所述锂亚电池单元用于为所述超级电容器单元充电，当所述超级电容器单元不能为负载供电时，所述切换电路单元选择所述锂亚电池单元为负载供电的切换。

2.如权利要求1所述的供电装置，其特征在于：所述超级电容器单元包括超级电容器及与所述超级电容器连接的保护电路单元，所述保护电路单元用于限定所述超级电容器的电压上下限值。

3.如权利要求2所述的供电装置，其特征在于：所述保护电路单元包括第一控制单元、第一电阻、第一电容、第二电阻、第一MOS管及第二MOS管，第一控制单元的第一电压输入端同时连接第一电阻的一端与第一电容的一端，第一电阻的另一端同时连接太阳能电源的正极和超级电容器的一端，超级电容器的另一端连接公共负极，第一电容的另一端连接第一控制单元的第一负极，第二电阻的一端连接第一控制单元的第二电压输入端，其另一端同时连接切换电路单元和太阳能电源的负极，第一控制单元的第一控制端连接第一MOS管的栅极，第一控制单元的第二控制端连接第二MOS管的栅极，第一MOS管的源极连接第二电阻的另一端，第一MOS管的漏极连接第二MOS管的漏极，第二MOS管的源极连接第一控制单元的第一负极和公共负极。

4.如权利要求1所述的供电装置，其特征在于：所述切换电路单元包括第三电阻、第三MOS管及第二控制单元，第三电阻的一端同时连接太阳能电源的正极和第二控制单元的第三电压输入端，第三电阻的另一端同时连接第二控制单元的输出端、锂亚电池单元的正极和第三MOS管的栅极，第三MOS管的漏极连接超级电容器单元的一端，第三MOS管的源极连接锂亚电池单元的负极，第二控制单元的第二负极连接公共负极。

5.如权利要求4所述的供电装置，其特征在于：所述锂亚电池单元包括锂亚电池、第四MOS管及第六电容，所述锂亚电池的正极连接第四MOS管的漏极，第四MOS管的栅极同时连接第三电阻的一端、第二控制单元的输出端和第三MOS管的栅极，第四MOS管的源极同时连接第六电容的一端和超级电容器单元的一端，第六电容的另一端同时连接负载的负极、锂亚电池的负极和第三MOS管的源极。

6.如权利要求1所述的供电装置，其特征在于：所述供电装置还包括稳压电路单元，所述稳压电路单元连接在所述超级电容器单元和负载之间。

7.如权利要求6所述的供电装置，其特征在于：所述稳压电路单元包括第三控制单元、第二二极管和第五电容，第三控制单元的输入端同时连接太阳能电源的正极、超级电容器单元的一端，第三控制单元的接地端连接公共负极，第三控制单元的输出端同时连接第二二极管的正极和第五电容的一端，第五电容的另一端连接公共负极。

8.如权利要求1所述的供电装置，其特征在于：所述太阳能电源和所述超级电容器单元之间连接有第一二极管，第一二极管的正极连接太阳能电源的正极、第一二极管的负极连接超级电容单元的一端。

9.如权利要求3所述的供电装置，其特征在于：所述保护电路单元还包括第二电容和第三电容，第三电容的一端同时连接第二MOS管的源极和公共负极，第三电容的另一端连接第二电容的一端，第二电容的另一端同时连接太阳能电源的负极、负载的负极、第二电阻的一端和第一MOS管的源极。

10.如权利要求3或9所述的供电装置，其特征在于：所述第一MOS管的源极和漏极之间连接有第三二极管，且第三二极管的正极连接第一MOS管的源极，第三二极管的负极连接第一MOS管的漏极，第二MOS管的源极和漏极之间连接有第四二极管，且第四二极管的正极连接第二MOS管的源极，第四二极管的负极连接第二MOS管的漏极。