[实用新型]一种超级电容保护电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及电容保护装置或电容保护电路，尤其是一种用于充放电时给超级电容器提供保护的超级电容保护电路。

背景技术

超级电容器的额定电压很低，一般不到3V，在应用中需要大量串联连接。由于应用中常需要大电流充、放电，因此串联中的各个单体电容器上电压是否一致是至关重要的。影响超级电容器电压是否均分的主要参数有：电容量、ESR、漏电流等，尽管超级电容器在应用初期这些参数对超级电容器的电压均分的影响比较小，但是在超级电容器应用的中后期，随着这些参数的离散性变大，对超级电容器电压均分的影响越来越大，最终导致超级电容器寿命急剧缩短。如果不采取必要的均压措施，会引起各个单体电容器上电压较大，因此，采取更多的串联数来解决问题是不可取的。

图3是传统的超级电容保护电路，从图中可以看到传统电路的特点：当电压低于转折电压时，电路处于“阻断”状态，仅有很小的漏电流；而电压达到并超过转折电压后，流过电路的电流将随电压的增加而急剧增加，呈现稳压二极管特性，以达到分流充电电流或泄放过充的电荷，最终超级电容器的电压被限制在转折电压以下。

这种电路的优点是电路工作原理简单，工作可靠，参数一致性好，一般的最大工作电流在1A以下。这种特性也带来了应用的问题，也就是充电过程中超级电容器组中的某些超级电容器单体会出现比较严重的过电压。

实用新型内容

针对以上现有超级电容保护电路的不足，本实用新型的目的是提供一种结构简单、工作可靠、一致性好的超级电容保护电路。

本实用新型的目的是通过采用以下技术方案来实现的：

超级电容保护电路，包括超级电容和与其连接的保护电路，所述保护电路包括比较运算电路U1、基准电压电路U2、振荡电路U3、开关管Q1、电感器L3和二极管D1；

所述超级电容的负极连接比较运算电路U1的同相或反相输入端，基准电压电路U2的输出端连接比较运算电路U1的反相或同相输入端；

所述比较运算电路U1的正输入端连接直流电源的正公共线VCC，比较运算电路U1的负输入端连接直流电源的负公共线GND；

所述基准电压电路U2的正输入端连接直流电源的正公共线VCC，基准电压电路U2的负输入端连接直流电源的负公共线GND；

所述比较运算电路U1的输出端连接振荡电路U3，振荡电路U3的振荡脉冲输出端连接开关管Q1的控制脚；开关管Q1的第三脚连接负公共线GND，开关管Q1的第二脚连接电感器L3的一端及二极管D1的负极，所述电感器L3的另一端连接被保护超级电容的正极。

作为本实用新型的优选技术方案，所述保护电路还包括电压限幅元件，电压限幅元件连接在所述超级电容的两端。

作为本实用新型的优选技术方案，所述超级电容及其保护电路设有两个以上，两个以上超级电容及其保护电路相互串联连接构成超级电容组。

本实用新型的有益效果是：相对于现有技术，本实用新型在超级电容或超级电容组大电流快速充放电过程中，能够有效均衡充放电的电流和电压。当给串联的超级电容组充电过程中，保护电路模块可以自动监测和保护超级电容个体，当有超出设定的保护电压时，模块的电路自动将超出的电压转移到上一级的超级电容中，依此类推直到第N个超级电容。本实用新型结构简单、工作可靠、一致性好，能够有效保护超级电容或超级电容组，延长其使用寿命。

附图说明

图1是本实用新型的电路原理图；

图2是本实用新型超级电容器组的应用示意图；

图3是传统的超级电容保护电路的原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施例对本实用新型作进一步说明：

如图1所示，超级电容保护电路，包括超级电容和与其连接的保护电路，所述保护电路包括比较运算电路U1、基准电压电路U2、振荡电路U3、开关管Q1、电感器L3和二极管D1；所述超级电容的负极连接比较运算电路U1的同相或反相输入端，基准电压电路U2的输出端连接比较运算电路U1的反相或同相输入端；所述比较运算电路U1的正输入端连接直流电源的正公共线VCC，比较运算电路U1的负输入端连接直流电源的负公共线GND；所述基准电压电路U2的正输入端连接直流电源的正公共线VCC，基准电压电路U2的负输入端连接直流电源的负公共线GND；所述比较运算电路U1的输出端连接振荡电路U3，振荡电路U3的振荡脉冲输出端连接开关管Q1的控制脚；开关管Q1的第三脚连接负公共线GND，开关管Q1的第二脚连接电感器L3的一端及二极管D1的负极，所述电感器L3的另一端连接被保护超级电容的正极。