[发明专利]自适应均压电路

说明书

技术领域

本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种自适应均压电路。

背景技术

在科学研究与工业实际生产中，即使有些工程师通过控制芯片能实现对串联单元对象的均压，但控制芯片的共地问题使串联单元的数量有所限制，许多用电设备是从串联充放电储能单元中获取电能进行工作的，其中一种典型的储能设备是超级电容，超级电容的电容值大，额定电压低，在实际使用时一般需要大量串联，这必然涉及到电压不均衡问题，由于储能单元和电路元器件参数的离散分布，出现串联单元电压差异的现象，这一现象在串联单元数量多的情况下尤其突出。

如图1所示，传统的均压电路基本上是采用阀值电压控制，本原理为：超级电容器电压经R2、R7分压送到U1的R端，这个分压值在2.5V以下时，U1的K端相当于开路（有约400uA的漏电流）在R1上基本不产生附加压降，这样，由R1、R4、R9在Q2基极上的分压不足以使Q1导通，因此Q2不导通，电路处于静止（高阻）状态；当R2，R7分压点大于等于2.5V时由于U1内部较放大器的作用。使U1的K端电压下降（可拉电流100mA以上）将在R1上产生最大值的压差，使Q1导通进入放大状态。并驱动Q2导通进入放大状态；C1两端的电压通过电阻R3及Q1泄放，不难看出如果C1和C2电容两端的电压低于5V，那么就可能存在有一个电容上的电压等于或小于2.5V，另一个电容上的电压小于2.5V，电压的不均等电容在充放大时也达不到最好的效果，会影响电容的使用寿命；如果C1、C2两端的电压大于或等于5V，那么就存在Q1、Q3管的长期导通R3、R9作为一个长期发热的器件在工作，这样势必造成效率的损失。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自适应均压电路，对串联电路中每个储能对象的电压进行采样，分别控制串联电路中的每个储能对象上的电压，保证在输入电压变化的情况下每个储能单元的电压在最短的时间内自动调整到均等。

本发明是这样实现的：

本发明提供一种自适应均压电路，包括电压采样电路和均压控制电路；

所述电压采样电路包括待测储能对象第一电容C1、第二电容C2以及第一电阻R1、第二电阻R2和集成运算放大器U1，其中第一电容C1和第二电容C2串联于电源正极VCC和电源负极GND之间，第一电容C1的负极接第二电容C2的正极和集成运算放大器U1反相端，电阻R1一端接第一电容C1的正极，另一端接电阻R2和集成运算放大器U1同相端，电阻R2另一端接第二电容C2的负极；

所述均压控制电路包括第一主控管Q1、第二主控管Q2和第三电阻R3，其中第一主控管Q1的集电极与第一电容C1的正极相连，第一主控管Q1的发射极与第二主控管Q2的发射极相连，第一主控管Q1和第二主控管Q2的发射极和第三电阻R3一端连接，第三电阻R3的另一端与第一电容C1的负极和第二电容C2的正极相连接，第一主控管Q1和第二主控管Q2的基极同时跟集成运算放大器U1的输出端连接，第二主控管Q2的集电极接第二电容C2的负极。

进一步地，所述电压采样电路采集参考电压和待测储能对象第一电容C1和第二电容C2两端的电压并送至集成运算放大器U1进行信号处理，所述均压控制电路接收集成运算放大器U1输出的信号控制第一主控管Q1和第二主控管Q2的开通及关断，从而对第一电容C1和第二电容C2的电压进行调整，使第一电容C1和第二电容C2两端的电压达到均等。

进一步地，集成运算放大器U1的供电电源分别接第一电容C1的正极和第二电容C2的负极。

进一步地，第一电阻R1和第二电阻R2的阻值相等。

进一步地，所述待测储能对象包括电池单体、电池包、超级电容单体、超级电容组中的一种或多种。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明提供的自适应均压电路，能够对串联电路中每个储能对象的电压进行采样，分别控制串联电路中的每个储能对象上的电压，保证在输入电压变化的情况下每个储能对象的电压在最短的时间内自动调整到均等，且不管待测储能对象的电压低于还是高于参考电压值，均压控制电路均能实时调整使各个待测储能对象电压相等，而且本电路结构简单，成本低廉，大大的提高储能元件在使用中的寿命，适用于科学研究和工业生产。

附图说明

图1为现有技术中的均压电路的典型拓扑结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种自适应均压电路的电路图；

图3为本发明实施例提供的一种待测对象为N个（N≥3）的均压电路扩展电路图。

具体实施方式