CN212323719U

CN212323719U - 电容串联均压电路

Info

Publication number: CN212323719U
Application number: CN202022075571.5U
Authority: CN
Inventors: 张鑫成
Original assignee: East Group Co Ltd
Current assignee: East Group Co Ltd
Priority date: 2020-09-21
Filing date: 2020-09-21
Publication date: 2021-01-08
Anticipated expiration: 2030-09-21

Abstract

本实用新型公开了一种电容串联均压电路，包括：至少两个相互串联的电容，所有电容串联在母线上；至少两个相互串联的电阻单元，所有电阻单元串联在母线上，且每个电阻单元分别与一个电容并联，所有电阻单元的阻值相等。本实用新型实施例提供的电容串联均压电路，可以近似忽略电容个体参数的差异，使得串接的每个电容两端的电压近似相等，不至于出现串接的电容两端的电压过度不均而造成电容失效的情况发生，解决了电容串联带来的电压不均的问题的发生，保护了电容的使用安全，增加了电源系统的可靠性。

Description

电容串联均压电路

技术领域

本实用新型属于电子电路技术领域，尤其涉及一种电容串联均压电路。

背景技术

在UPS电源系统及开关电源系统中，大都会用到电解电容来起到滤波作用，但由于母线电压比较高，单个电容耐压不足，往往就需要把2个电容甚至3个以上电容串联接在母线上面。如图1所示为现有设计电路，母线上3个电容C1，C2，C3串联使用。由于母线电压较高，单个电容的额定耐压值有限，不能满足电压等级要求，这时就需要电容串联使用，而当电容串联使用时，电容可以等效为一个电阻，由于电容个体参数的差异，每个电容的容量及漏电流不可能完全相同，我们知道漏电流越小的电容，其两端分得的电压越高，漏电流越大的电容，其两端分得的电压越低，因此电容个体参数的差异会导致串联电容分压不均，当严重不均时，电容会因为电压过高而失效，这对正个系统来说将是致命的。

因此在电容串联使用的电路中，必须采取一定的均压措施，尽量的使串联的电容电压分配均匀。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种电容串联均压电路，以解决上述电容串联带来的电压不均的问题。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种电容串联均压电路，包括：

至少两个相互串联的电容，所有电容串联在母线上；

至少两个相互串联的电阻单元，所有电阻单元串联在母线上，且每个电阻单元分别与一个电容并联，所有电阻单元的阻值相等。

可选地，所述电阻单元包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、稳压二极管、放大器和晶体管；

所述第一电阻的第一端、所述第二电阻的第二端分别和所述放大器的同相端连接；

所述第一电阻的第二端、所述第三电阻的第二端、所述第五电阻的第二端分别和所述电阻单元对应的电容的一端连接；

所述第二电阻的第一端、所述稳压二极管的正极端、所述晶体管的发射极分别和所述电阻单元对应的电容的另一端连接；

所述第三电阻的第一端、所述稳压二极管的负极端分别和所述放大器的反相端连接；

所述第四电阻的两端分别和所述放大器的输出端和所述晶体管的基极连接；

所述第五电阻的第一端和所述晶体管的集电极连接。

可选地，所述电容为超级电容器。

可选地，所述电阻单元为两个以上电阻的串联和/或并联组合，所有电阻的阻值相等。

可选地，所述电容为电解电容。

与现有技术相比，本实用新型实施例具有以下有益效果：

本实用新型实施例提供的电容串联均压电路，每个电阻单元的阻值远远大于每个电容的等效阻值，因此，可以近似忽略电容个体参数的差异，使得串接的每个电容两端的电压近似相等，不至于出现串接的电容两端的电压过度不均而造成电容失效的情况发生。这样设计就比较好地解决了电容串联带来的电压不均的问题的发生，保护了电容的使用安全，增加了电源系统的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。

图1现有技术提供的一种设计电路；

图2为本实用新型实施例提供的一种电容串联均压电路；

图3为本实用新型实施例提供的另一种电容串联均压电路。

具体实施方式

为使得本实用新型的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而非全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实施例提供了一种电容串联均压电路，包括：

至少两个相互串联的电容，所有电容串联在母线上；

具体的，通常所有电容之间的参数、容量相等，而每个电阻单元的阻值远远大于每个电容的等效阻值，因此，可以近似忽略电容个体参数的差异，使得串接的每个电容两端的电压近似相等，不至于出现串接的电容两端的电压过度不均而造成电容失效的情况发生。这样设计就比较好地解决了电容串联带来的电压不均的问题的发生，保护了电容的使用安全，增加了电源系统的可靠性。

具体的，作为一具体实施例，请参阅图2所示，提供了一种电容串联均压电路，包括：

三个相互串联的电容C1、C2、C3，电容C1、C2、C3串联在母线BUS+、BUS-上；

三个相互串联的电阻单元，分别为第一电阻单元、第二电阻单元和第三电阻单元，所有电阻单元串联在母线BUS+、BUS-上，且分别与三个电容C1、C2、C3并联。

具体的，第一电阻单元包括电阻R1、电阻R4；第二电阻单元包括电阻R2、电阻R5；第三电阻单元包括电阻R3、R6。其中，电阻R1～R6的阻值相等。

并联的电阻R1和R4的阻值远大于电容C1的等效阻值；并联的电阻R2和R5的阻值远大于电容C2的等效阻值；并联的电阻R3和R6的阻值远大于电容C3的等效阻值。

因此，可以近似忽略电容个体参数的差异，使电容C1、C2和C3两端的电压近似相等，不至于出现串接的电容两端的电压过度不均而造成电容失效的情况发生。

具体的，作为一具体实施例，请参阅图3所示，提供了一种电容串联均压电路，包括：

多个相互串联的电容C，多个电容C串联在母线BUS+、BUS-上；

多个相互串联的电阻单元，所有电阻单元串联在母线BUS+、BUS-上，且每个电阻单元分别与一电容C并联。

具体的，电阻单元包括第一电阻R11、第二电阻R12、第三电阻R13、第四电阻R14、第五电阻R15、稳压二极管DZ、放大器A1和晶体管Q；可选地，晶体管Q为三极管；

第一电阻R11的第一端、第二电阻R12的第二端分别和放大器A1的同相端连接；

第一电阻R11的第二端、第三电阻R13的第二端、第五电阻R15的第二端分别和电阻单元对应的电容C的一端连接；

第二电阻R12的第一端、稳压二极管DZ的正极端、晶体管Q的发射极分别和电阻单元对应的电容C的另一端连接；

第三电阻R13的第一端、稳压二极管DZ的负极端分别和放大器A1的反相端连接；

第四电阻R14的两端分别和放大器A1的输出端和晶体管Q的基极连接；

第五电阻R15的第一端和晶体管Q的集电极连接。

具体的，电容C为超级电容器。由于超级电容器电压均衡电路仅限制超级电容器端电压在额定电压值或者以上，而且通常不希望在额定电压值以下有较大的漏电流。因此，实现超级电容器电压均衡电路的基本要求为，端电压V_C达到设定值(稳压值)后，端电压V_C的微小变化将导致很大的端电流变化，即稳压二极管DZ的反向击穿特性。能承受较大的电流稳压值应是稳定的，不随时间温度及其他因素的变化。

本实施例提供的一种电容串联均压电路，其工作原理为：

当超级电容器C上的电压经电阻R11、R12分压送到放大器A1的同相端、分压值在2.5V以下时，放大器A1输出低电位，扩流晶体管Q不导通。

随着超级电容器C上的电压高于2.5V，放大器A1的输出电压开始上升(其上升速率取决于放大器A1的增益)，扩流晶体管Q的集电极电流随微功耗放大器A1的输出电压上升而增大。

当晶体管Q的集电极电流在R15上产生的压降等于VC-VCEZ(sat)时，均压电路的特性为电阻R5的特性，在实际应用中，由于超级电容器C的耐压有限而不充许均压电路工作在这一区段。

本实施例提供的一种电容串联均压电路，是在超级电容器串联使用时均衡超级电容器单体电压的一种有效方案。

在此，仅为了描述特定的示例实施例的目的使用专业词汇，并且不是意指为限制的目的。除非上下文清楚地作出相反的表示，在此使用的单数形式“一个(a)”、“一个(an)”和“该(the)”可以意指为也包括复数形式。术语“包括(comprises)”、“包括(comprising)”、“包括(including)”和“具有(having)”是包括在内的意思，并且因此指定存在所声明的特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但是不排除存在或额外地具有一个或以上的其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或其组合。除非明确地指示了执行的次序，在此描述的该方法步骤、处理和操作不解释为一定需要按照所论述和示出的特定的次序执行。还应当理解的是，可以采用附加的或者可选择的步骤。

当元件或者层称为是“在……上”、“与……接合”、“连接到”或者“联接到”另一个元件或层，其可以是直接在另一个元件或者层上、与另一个元件或层接合、连接到或者联接到另一个元件或层，也可以存在介于其间的元件或者层。与此相反，当元件或层称为是“直接在……上”、“与……直接接合”、“直接连接到”或者“直接联接到”另一个元件或层，则可能不存在介于其间的元件或者层。其他用于描述元件关系的词应当以类似的方式解释(例如，“在……之间”和“直接在……之间”、“相邻”和“直接相邻”等)。在此使用的术语“和/或”包括该相关联的所罗列的项目的一个或以上的任一和所有的组合。虽然此处可能使用了术语第一、第二、第三等以描述各种的元件、组件、区域、层和/或部分，这些元件、组件、区域、层和/或部分不受到这些术语的限制。这些术语可以只用于将一个元件、组件、区域或部分与另一个元件、组件、区域或部分区分。除非由上下文清楚地表示，在此使用诸如术语“第一”、“第二”及其他数值的术语不意味序列或者次序。因此，在下方论述的第一元件、组件、区域、层或者部分可以采用第二元件、组件、区域、层或者部分的术语而不脱离该示例实施例的教导。

空间的相对术语，诸如“内”、“外”、“在下面”、“在……的下方”、“下部”、“上方”、“上部”等，在此可出于便于描述的目的使用，以描述如图中所示的一个元件或者特征和另外一个或多个元件或者特征之间的关系。空间的相对术语可以意指包含除该图描绘的取向之外该装置的不同的取向。例如如果翻转该图中的装置，则描述为“在其他元件或者特征的下方”或者“在元件或者特征的下面”的元件将取向为“在其他元件或者特征的上方”。因此，示例术语“在……的下方”可以包含朝上和朝下的两种取向。该装置可以以其他方式取向(旋转90度或者其他取向)并且以此处的空间的相对描述解释。

以上所述，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.电容串联均压电路，其特征在于，包括：

至少两个相互串联的电容，所有电容串联在母线上；

2.根据权利要求1所述的电容串联均压电路，其特征在于，所述电阻单元包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、稳压二极管、放大器和晶体管；

所述第五电阻的第一端和所述晶体管的集电极连接。

3.根据权利要求2所述的电容串联均压电路，其特征在于，所述电容为超级电容器。

4.根据权利要求1所述的电容串联均压电路，其特征在于，所述电阻单元为两个以上电阻的串联和/或并联组合，所有电阻的阻值相等。

5.根据权利要求1所述的电容串联均压电路，其特征在于，所述电容为电解电容。