CN218976361U - 一种超级电容充放电控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于电源技术领域，涉及一种超级电容充放电控制电路。该电路包括充放电电路、升压稳压电路、电源管理电路、反馈电路与控制器；充放电电路包括供电电源、功率电阻与超级电容电路。本实用新型实现了零时延电源切换，并且输出稳定电压，在设备供电不稳以及掉电时使用超级电容提供备份电源能够防止异常关机和数据丢失；电路简单可靠，提高了设备集成度和稳定性。

Description

一种超级电容充放电控制电路

技术领域

本实用新型涉及电源技术领域，具体而言，涉及一种超级电容充放电控制电路。

背景技术

在汽车启动或怠速等各种不同复杂工况下，会引起电源的大幅度无规律波动。传统的充放电电路结构复杂且无法在电源极度不稳定的时候正常工作，在电源故障进行切换时，切换时延长，影响系统正常工作。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种超级电容充放电控制电路，包括充放电电路、升压稳压电路、电源管理电路、反馈电路与控制器；

所述充放电电路包括供电电源、功率电阻与超级电容电路；

所述供电电源通过所述功率电阻与所述超级电容电路电连接；所述超级电容电路的输出端通过所述升压稳压电路与所述电源管理电路电连接；所述电源管理电路的输出端用于负载供电；

所述超级电容电路的输出端与所述反馈电路的输入端电连接；所述反馈电路的输出端与所述控制器的输入端电连接；所述控制器的输出端与所述电源管理电路电信号连接。

本实用新型的有益效果是：本实用新型实现了零时延电源切换，并且输出稳定电压，在设备供电不稳以及掉电时使用超级电容提供备份电源能够防止异常关机和数据丢失；电路简单可靠，提高了设备集成度和稳定性。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

进一步，所述超级电容电路包括一个超级电容或者两个串联连接的超级电容组或者两个以上串联连接的超级电容组。

进一步，所述升压稳压电路的输出端与所述供电电源之间连接有第一防回流二极管。

进一步，所述反馈电路包括第一电阻与第二电阻；所述功率电阻、所述超级电容电路的一端与所述第一电阻的第一端电连接；所述第一电阻的第二端、所述第二电阻的第一端与所述反馈电路的输出端电连接；所述超级电容电路的另一端、所述第二电阻的第二端接地。

进一步，所述升压稳压电路包括升压电路与稳压电路；所述超级电容电路的输出端通过所述升压电路与所述稳压电路的输入端电连接；所述稳压电路的输出端与所述电源管理电路的输入端电连接。

进一步，所述升压电路包括升压芯片、第三电阻、第四电阻、第一电容、电感、第一二极管、第五电阻、第二电容与第六电阻；所述升压芯片的输入端与所述超级电容电路的输出端、所述第一电容的第一端、所述第三电阻的第一端、电感的第一端电连接；所述第三电阻的第二端接所述第四电阻的第一端、所述升压芯片的使能输入端；所述第四电阻的第二端接地；所述升压芯片的开关控制输入端与所述电感的第二端、第一二极管的正极电连接；所述第一二极管的负极与所述供电电源、第二电容的第一端、第五电阻的第一端电连接；所述第二电容的第二端接地；所述第五电阻的第二端接所述升压芯片的反馈输出端、所述第六电阻的第一端；所述第六电阻的第二端接地。

进一步，所述稳压电路包括交流转直流变压器与稳压芯片；所述升压电路通过所述交流转直流变压器与所述稳压芯片的输入端电连接；所述稳压芯片的输出端与所述电源管理电路电连接。

进一步，所述电源管理电路包括电源芯片电路与至少一个电源管理芯片电路；所述升压稳压电路的输出端通过所述电源芯片电路与所述电源管理芯片电路电连接；所述电源管理芯片电路的输出端用于负载供电；所述控制器与所述电源管理芯片电路电信号连接。

进一步，所述电源管理芯片电路包括电源管理芯片、极性电容、陶瓷电容与第二防回流二极管；所述供电电源与所述极性电容的正极、所述陶瓷电容的第一端电连接；所述极性电容的负极、所述陶瓷电容的第二端接所述第二防回流二极管的正极；所述第二防回流二极管的负极与所述电源管理芯片开关控制输入端电连接。

进一步，所述电源芯片电路包括电源芯片与直流电源；所述直流电源与所述电源芯片电连接；所述电源芯片的输出端与所述电源管理芯片电路的输入端电连接。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种超级电容充放电控制电路的系统原理图；

图2为本实用新型实施例提供的电源管理芯片电路与充放电电路的电路图；

图3为本实用新型实施例提供的升压电路的电路图；

图4为本实用新型实施例提供的稳压电路的电路图；

图5为本实用新型实施例提供的电源芯片电路的电路图。

图标：U0-供电电源；U1-电源管理芯片；U2-升压芯片；U3-交流转直流变压器；U4-稳压芯片；U5-电源芯片；C01、C02-超级电容；C10-极性电容；C11-陶瓷电容；C1-第一电容；C2-第二电容；L-电感；D1-第一二极管；D2-第二防回流二极；R0-功率电阻；R1-第一电阻；R2-第二电阻；R3-第三电阻；R4-第四电阻；R5-第五电阻；R6-第六电阻。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

作为一个实施例，如附图1所示，为解决上述技术问题，本实施例提供一种超级电容充放电控制电路，包括充放电电路、升压稳压电路、电源管理电路、反馈电路与控制器；

充放电电路包括供电电源、功率电阻与超级电容电路；

供电电源通过功率电阻与超级电容电路电连接；超级电容电路的输出端通过升压稳压电路与电源管理电路电连接；电源管理电路的输出端用于负载供电；

超级电容电路的输出端与反馈电路的输入端电连接；反馈电路的输出端与控制器的输入端电连接；控制器的输出端与电源管理电路电信号连接。

可选的，供电电源采用5V直流电源。

该电路直接使用单个功率电阻给超级电容充电，充电的最大电流由功率电阻的阻值限制在220mA以内，当超级电容充电充满后，超级电容两端电压相等，不会再有充电电流，即使用了一个功率电阻R0完成了超级电容的充电，并且有过充保护的功能。

该电路通过反馈电路采集超级电容电路的电压参数，并反馈至控制器，实现超级电容电路电压监测；通过控制器与电源管理电路通信，实现对电源管理电路的控制，由电源管理电路对负载进行供电。

当5V电源断电后，超级电容通过升压稳压电路供回给5V电源，实现零时延电源切换，不影响系统工作。该一种超级电容充放电控制电路使用极少元件完成功能，简单可靠，提高了设备集成度和稳定性。

可选的，超级电容电路包括一个超级电容或者两个串联连接的超级电容组或者两个以上串联连接的超级电容组。

可选的，升压稳压电路的输出端与供电电源之间连接有第一防回流二极管。因升压稳压电路设置防回流二极管，所以当5V电源正常供电时，不会与该升压稳压电路冲突。

可选的，反馈电路包括第一电阻与第二电阻；功率电阻、超级电容电路的一端与第一电阻的第一端电连接；第一电阻的第二端、第二电阻的第一端与反馈电路的输出端电连接；超级电容电路的另一端、第二电阻的第二端接地。

在实际应用过程中，如附图2所示，超级电容电路包括两个串联的超级电容C01和C02。供电电源5V_int通过功率电阻R0与超级电容电连接；第一电阻R1第一端连接超级电容的一端，第一电阻R1的第二端、第二电阻R2的第一端连接控制器的输入端，超级电容C02的负极与第二电阻R2的第二端接地。

可选的，升压稳压电路包括升压电路与稳压电路；超级电容电路的输出端通过升压电路与稳压电路的输入端电连接；稳压电路的输出端与电源管理电路的输入端电连接。

可选的，如附图3所示，升压电路包括升压芯片U2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一电容C1、电感L、第一二极管D1、第五电阻R5、第二电容C2与第六电阻R6；升压芯片U2的输入端与超级电容电路的输出端、第一电容C1的第一端、第三电阻R3的第一端、电感L的第一端电连接；第三电阻R3的第二端接第四电阻R4的第一端、升压芯片的使能输入端；第四电阻R4的第二端接地；升压芯片U2的开关控制输入端与电感L的第二端、第一二极管D1的正极电连接；第一二极管D1的负极与供电电源、第二电容C2的第一端、第五电阻R5的第一端电连接；第二电容C2的第二端接地；第五电阻R5的第二端接升压芯片U2的反馈输出端、第六电阻R6的第一端；第六电阻R6的第二端接地。

可选的，SX1308是一款固定频率电流模式升压变换器，高达1.2MHz的工作频率使得外围电感电容可以选择更小的规格。内置软启动功能减小了启动冲击电流,SX1308轻载时自动切换至PFM模式,SX1308包含了输入欠压锁定，电流限制以及过热保护功能。小尺寸的封装给PCB省下更多的空间。通过调整第五点租R5与第六电阻R6的阻值调整输出电压：

其中，V_out为输出电压，V_REF为反馈电压0.6V。

可选的，稳压电路包括交流转直流变压器与稳压芯片；升压电路通过交流转直流变压器与稳压芯片的输入端电连接；稳压芯片的输出端与电源管理电路电连接。

具体的，如附图4所示，稳压电路包括交流转直流变压器U3与稳压芯片U4；升压电路通过交流转直流变压器U3与稳压芯片U4的输入端电连接；稳压芯片U4的输出端与电源管理电路电连接。

可选的，电源管理电路包括电源芯片电路与至少一个电源管理芯片电路；升压稳压电路的输出端通过电源芯片电路与电源管理芯片电路电连接；电源管理芯片电路的输出端用于负载供电；控制器与电源管理芯片电路电信号连接。

可选的，如附图2所示，电源管理芯片电路包括电源管理芯片U1、极性电容C10、陶瓷电容C11与第二防回流二极管D2；供电电源U0与极性电容C10的正极、陶瓷电容C11的第一端电连接；极性电容C10的负极、陶瓷电容C11的第二端接第二防回流二极管D2的正极；第二防回流二极管D2的负极与电源管理芯片U1的开关控制输入端电连接。

可选的，如附图5所示，电源芯片电路包括电源芯片U5与3.3V直流电源；3.3V直流电源与电源芯片U5电连接；可选的，3.3V直流电源通过电感L2与电源芯片U5电连接；电感具有隔交通直的作用。电源芯片U5的输出端与电源管理芯片电路的输入端电连接。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种超级电容充放电控制电路，其特征在于，包括充放电电路、升压稳压电路、电源管理电路、反馈电路与控制器；

所述充放电电路包括供电电源、功率电阻与超级电容电路；

所述供电电源通过所述功率电阻与所述超级电容电路电连接；所述超级电容电路的输出端通过所述升压稳压电路与所述电源管理电路电连接；所述电源管理电路的输出端用于负载供电；

所述超级电容电路的输出端与所述反馈电路的输入端电连接；所述反馈电路的输出端与所述控制器的输入端电连接；所述控制器的输出端与所述电源管理电路电信号连接。

2.根据权利要求1所述一种超级电容充放电控制电路，其特征在于，所述超级电容电路包括一个超级电容或者两个串联连接的超级电容组或者两个以上串联连接的超级电容组。

3.根据权利要求1所述一种超级电容充放电控制电路，其特征在于，所述升压稳压电路的输出端与所述供电电源之间连接有第一防回流二极管。

4.根据权利要求1所述一种超级电容充放电控制电路，其特征在于，所述反馈电路包括第一电阻与第二电阻；所述功率电阻、所述超级电容电路的一端与所述第一电阻的第一端电连接；所述第一电阻的第二端、所述第二电阻的第一端与所述反馈电路的输出端电连接；所述超级电容电路的另一端、所述第二电阻的第二端接地。

5.根据权利要求1所述一种超级电容充放电控制电路，其特征在于，所述升压稳压电路包括升压电路与稳压电路；所述超级电容电路的输出端通过所述升压电路与所述稳压电路的输入端电连接；所述稳压电路的输出端与所述电源管理电路的输入端电连接。

6.根据权利要求5所述一种超级电容充放电控制电路，其特征在于，所述升压电路包括升压芯片、第三电阻、第四电阻、第一电容、电感、第一二极管、第五电阻、第二电容与第六电阻；所述升压芯片的输入端与所述超级电容电路的输出端、所述第一电容的第一端、所述第三电阻的第一端、电感的第一端电连接；所述第三电阻的第二端接所述第四电阻的第一端、所述升压芯片的使能输入端；所述第四电阻的第二端接地；所述升压芯片的开关控制输入端与所述电感的第二端、第一二极管的正极电连接；所述第一二极管的负极与所述供电电源、第二电容的第一端、第五电阻的第一端电连接；所述第二电容的第二端接地；所述第五电阻的第二端接所述升压芯片的反馈输出端、所述第六电阻的第一端；所述第六电阻的第二端接地。

7.根据权利要求5所述一种超级电容充放电控制电路，其特征在于，所述稳压电路包括交流转直流变压器与稳压芯片；所述升压电路通过所述交流转直流变压器与所述稳压芯片的输入端电连接；所述稳压芯片的输出端与所述电源管理电路电连接。

8.根据权利要求1所述一种超级电容充放电控制电路，其特征在于，所述电源管理电路包括电源芯片电路与至少一个电源管理芯片电路；所述升压稳压电路的输出端通过所述电源芯片电路与所述电源管理芯片电路电连接；所述电源管理芯片电路的输出端用于负载供电；所述控制器与所述电源管理芯片电路电信号连接。

9.根据权利要求8所述一种超级电容充放电控制电路，其特征在于，所述电源管理芯片电路包括电源管理芯片、极性电容、陶瓷电容与第二防回流二极管；所述供电电源与所述极性电容的正极、所述陶瓷电容的第一端电连接；所述极性电容的负极、所述陶瓷电容的第二端接所述第二防回流二极管的正极；所述第二防回流二极管的负极与所述电源管理芯片开关控制输入端电连接。

10.根据权利要求8所述一种超级电容充放电控制电路，其特征在于，所述电源芯片电路包括电源芯片与直流电源；所述直流电源与所述电源芯片电连接；所述电源芯片的输出端与所述电源管理芯片电路的输入端电连接。

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