CN221103019U - 一种11串超级电容充电保护电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种11串超级电容充电保护电路，包括11个依次串联在一起的超级电容，每个超级电容的充电保护电路相同，均包括与超级电容并联的分压电阻网络；基准电源芯片的一端与超级电容的负极电连接、另一端通过第一限流电阻与超级电容的正极电连接、参考端与分压电阻网络的公共端电连接。本实用新型所公开的充电保护电路，电路集成程度较高，所有器件集中在一块电路板上，相比传统的每个超级电容安装一块保护电路板的方式，安装更简便，更有利于超级电容的成组与安装。
Description
技术领域
本实用新型涉及超级电容充电保护领域，具体涉及该领域内的一种11串超级电容充电保护电路。
背景技术
超级电容是一种能在短时间内提供大量电能的储能设备，与电池相比，超级电容具有峰值功率更高的充放电能力，在更宽的温度范围内，具备更长的使用寿命，通常能在-40℃~85℃温度范围内以较大的倍率进行正常充放电，而且具备＞100000次循环周期的寿命。超级电容具有诸多优点，但其单体工作电压范围较低，一般＜3V，为了达到应用所需的工作电压，通常需要串联使用。受超级电容的制造工艺限制，其一致性远差于锂电池，因此在串联使用超级电容时，必须匹配相应的保护电路，以防止超级电容单体和模组的损坏。
目前常见的超级电容保护电路仅能对超级电容单体进行简单的过压保护，无法把单体的工作状态反馈到系统控制管理模块，造成单体工作的稳定性和可靠性不可控。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题，就是克服现有超级电容保护电路的缺点，提供一种11串超级电容充电保护电路，其超级电容串数可根据需要增减。
为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：
一种11串超级电容充电保护电路，包括11个依次串联在一起的超级电容，其改进之处在于：每个超级电容的充电保护电路相同，均包括与超级电容并联的分压电阻网络；基准电源芯片的一端与超级电容的负极电连接、另一端通过第一限流电阻与超级电容的正极电连接、参考端与分压电阻网络的公共端电连接；第一三极管的发射极与超级电容的正极电连接、基极通过驱动电阻和第一限流电阻与超级电容的正极电连接、集电极与达林顿管的基极电连接；达林顿管的集电极通过均衡电阻与超级电容的正极电连接、发射极与超级电容的负极电连接；发光二极管的正极与超级电容的正极电连接、负极通过第二限流电阻与达林顿管的集电极电连接；第二三极管的发射极与超级电容的正极电连接、基极通过第一电阻与基准电源芯片的一端电连接、集电极与二极管的正极电连接；各充电保护电路的二极管负极均通过电阻串的公共端与三极管Q10电连接，三极管Q10与光耦U1的发光二极管侧电连接，光耦U1的三极管侧与继电器K1的线圈电连接，继电器K1的开关为常开状态，接在干接点正和干接点负之间。
进一步的，分压电阻网络为串联在一起的两个电阻。
进一步的，分压电阻网络的公共端通过电容与第一电阻电连接。
进一步的，第一三极管的集电极通过第二电阻与达林顿管的基极电连接。
进一步的，电阻串包括并联在一起的两个电阻。
本实用新型的有益效果是：
本实用新型所公开的充电保护电路，电路集成程度较高，所有器件集中在一块电路板上，相比传统的每个超级电容安装一块保护电路板的方式，安装更简便，更有利于超级电容的成组与安装。
本实用新型所公开的充电保护电路，不仅能在电路板上指示每个超级电容的保护状态，而且能将整个超级电容模组的保护状态上传到管理系统，以便管理系统采取相应措施，避免超级电容单体的过压损坏。
本实用新型所公开的充电保护电路，电路结构简单，器件采用市面上常见的批量产品，成本较低；具有较强的可扩展性，不仅适用于24V系统的11串超级电容，还可适用于12V系统的6串超级电容，也可简单改造后适用于其它串数的超级电容。
附图说明
图1是本实用新型实施例1所公开充电保护电路的原理示意图。
实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
实施例1，如图1所示，本实施例公开了一种11串超级电容充电保护电路，包括11个依次串联在一起的超级电容C1—C11，每个超级电容的充电保护电路相同，以超级电容C1为例：包括与超级电容并联的分压电阻网络，分压电阻网络为串联在一起的电阻R3和R4；基准电源芯片D1的一端与超级电容C1的负极电连接、另一端通过第一限流电阻R7与超级电容C1的正极电连接、参考端与分压电阻网络的公共端电连接；第一三极管Q1的发射极与超级电容C1的正极电连接、基极通过驱动电阻R11和第一限流电阻R7与超级电容C1的正极电连接、集电极通过第二电阻R16与达林顿管Q7的基极电连接；达林顿管Q7的集电极通过均衡电阻R19与超级电容C1的正极电连接、发射极与超级电容C1的负极电连接；发光二极管D10的正极与超级电容C1的正极电连接、负极通过第二限流电阻R22与达林顿管Q7的集电极电连接；第二三极管Q2的发射极与超级电容C1的正极电连接、基极通过第一电阻R10与基准电源芯片D1的一端电连接、集电极与二极管D4的正极电连接，分压电阻网络的公共端通过电容C14与第一电阻R10电连接；各充电保护电路的二极管负极均通过电阻串的公共端与三极管Q10电连接，三极管Q10与光耦U1的发光二极管侧电连接，光耦U1的三极管侧与继电器K1的线圈电连接，继电器K1的开关为常开状态，接在干接点正和干接点负之间。电阻串包括并联在一起的两个电阻R23和R24。
在上述的充电保护电路中，第一三极管Q1、第一限流电阻R7、驱动电阻R11和第二电阻R16组成达林顿管Q7的驱动电路；发光二极管D10和第二限流电阻R22组成超级电容均衡状态指示电路；均衡电阻R19为超级电容均衡电流的主要泄放通道；第二三极管Q2、第一电阻R10和二极管D4组成超级电容均衡状态输出电路，以驱动三极管Q10，然后通过光耦U1把超级电容均衡状态输出到关联的控制电路和管理系统。
其它超级电容充电保护电路与上述电路相同，均衡状态的输出均通过二极管连接到电阻串R23和R24的公共端。
以超级电容C1为例：当C1两端的电压小于保护电压时，由电阻R3和R4组成的分压电阻网络检测到的电压，小于基准电源芯片D1的参考电压，D1截止。一方面，第一三极管Q1的基极和发射极电位相等，Q1截止，达林顿管Q7的基极电位等于发射极电位，Q7截止，发光二极管D10不亮，均衡电阻R19无电流通过；另一方面，第二三极管Q2的基极和发射极电位相等，Q2截止，设其它超级电容均不处于超压状态，则三极管Q10亦截止，光耦U1的发光二极管侧无电流通过，则U1的三极管侧截止，继电器K1的线圈无电流通过，则干接点正和干接点负断路。
当C1两端的电压超过保护电压时，由电阻R3和R4组成的分压电阻网络检测到的电压，大于基准电源芯片D1的参考电压，D1导通。一方面，第一三极管Q1的基极电位小于发射极电位，Q1导通，达林顿管Q7的基极电位大于发射极电位，Q7导通，发光二极管D10点亮，均衡电阻R19有电流通过；另一方面，第二三极管Q2的基极电位大于发射极电位，Q2导通，则三极管Q10亦导通，光耦U1的发光二极管侧有电流通过，则U1的三极管侧导通，继电器K1的线圈有电流通过，则干接点正和干接点负短路。
在本实施例所公开的充电保护电路中，只要有至少一个超级电容的电压超过设定阈值，充电保护电路的干接点输出正和输出负即可短路，从而提示相关管理系统做出相应处理。
Claims (5)
1.一种11串超级电容充电保护电路，包括11个依次串联在一起的超级电容，其特征在于：每个超级电容的充电保护电路相同，均包括与超级电容并联的分压电阻网络；基准电源芯片的一端与超级电容的负极电连接、另一端通过第一限流电阻与超级电容的正极电连接、参考端与分压电阻网络的公共端电连接；第一三极管的发射极与超级电容的正极电连接、基极通过驱动电阻和第一限流电阻与超级电容的正极电连接、集电极与达林顿管的基极电连接；达林顿管的集电极通过均衡电阻与超级电容的正极电连接、发射极与超级电容的负极电连接；发光二极管的正极与超级电容的正极电连接、负极通过第二限流电阻与达林顿管的集电极电连接；第二三极管的发射极与超级电容的正极电连接、基极通过第一电阻与基准电源芯片的一端电连接、集电极与二极管的正极电连接；各充电保护电路的二极管负极均通过电阻串的公共端与三极管Q10电连接，三极管Q10与光耦U1的发光二极管侧电连接，光耦U1的三极管侧与继电器K1的线圈电连接，继电器K1的开关为常开状态，接在干接点正和干接点负之间。
2.根据权利要求1所述的11串超级电容充电保护电路，其特征在于：分压电阻网络为串联在一起的两个电阻。
3.根据权利要求1所述的11串超级电容充电保护电路，其特征在于：分压电阻网络的公共端通过电容与第一电阻电连接。
4.根据权利要求1所述的11串超级电容充电保护电路，其特征在于：第一三极管的集电极通过第二电阻与达林顿管的基极电连接。
5.根据权利要求1所述的11串超级电容充电保护电路，其特征在于：电阻串包括并联在一起的两个电阻。
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