[实用新型]基于超级电容续电运行的直流供电与保护电路

说明书

技术领域

本实用新型属于工业测控领域，涉及一种电路，特别涉及一种基于超级电容续电运行的直流供电与保护电路，适用于在断电时需进行保护性续航运行的各类小功率直流负载的控制应用场合。

背景技术

很多用电控制设备在突然断电时会导致发生生产故事，造成生产损失甚至危及设备与人身安全，例如，以磁粉制动器为各类卷绕物放卷张力控制执行机构的卷绕物高速生产过程中，一旦发生断电或生产中的紧急刹车制动时，卷绕物原料的放卷轴因失去制动作用，在高速的惯性作用下，使得方卷轴上的原料被继续高速放出而堆积报废并导致生产机组无法正常重起动运行，造成极大损失，且目前尚无很好的解决方案。本实用新型拟用超级电容作为储能元件进行断电时的续航运行，但超级电容涉及充放电电流与欠压保护等控制问题，目前，常用的方案及其不足之处在于：(1)方案1：以电感作为上电时充电冲击电流抑制元件的LC充电方案，该方案可防止上电时的电流冲击性突变，但无法控制超级电容的稳态充电电流。(2)方案1：基于开关稳压控制模块的恒压充电控制方案，例如采用L4970A开关稳压控制模块，但只能对最大电流进行限流保护，而无法实现动态恒流、稳态恒压的平稳、快速充电控制。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术存在的不足，提出一种基于超级电容续电运行的直流供电与保护电路。该电路集电压/电流双闭环控制、LC缓冲与滤波、滞环比较式负载供电控制等功能于一体，实现度超级电容的动态恒流充电、稳态时的稳压控制，当供电电源断电时由超级电容对直流负载电路进行续航供电，防止断电时用电负载控制系统因突然失去控制作用而导致安全事故，并在超级电容欠压时自动切断负载实现欠压保护以提高超级电容的寿命。

本实用新型包括恒流恒压充电电路、保护与输出控制电路。

恒流恒压充电电路包括控制芯片IC1、超级电容SC1、抑流电感L1、电容电压指示灯LED1、延时电阻R1、调频电阻R2、调压电阻R3、上限流电阻R4、下限流电阻R5、左灯电阻R6、输入电容C1、延时电容C2，控制芯片IC1的输入端VIN端与电路供电电压端Uin端、延时电阻R1的一端、输入电容C1的一端连接，IC1的运行控制端RUN端与延时电阻R1的另一端、延时电容C2的一端连接，IC1的电阻端RT端与调频电阻R2的一端连接，IC1的调整端ADJ端与调压电阻R3的一端连接，输入电容C1的另一端、延时电容C2的另一端、调频电阻R2的另一端、调压电阻R3的另一端均接地，IC1的输出端VOUT端与抑流电感L1的一端连接，IC1的参考端Vref端与电路参考端Vref端、上限流电阻R4的一端连接，IC1的限流端CTL-I端与上限流电阻R4的另一端、下限流电阻R5的一端连接，下限流电阻R5的另一端接地，IC1的地端GND端接地，抑流电感L1的另一端与电容电压指示灯LED1的阳极、超级电容SC1的正极端+端、上分压电阻R7的一端、比较器IC2的正电源端+V端、上拉电阻R11的一端、三极管VT1的射极e端连接，电容电压指示灯LED1的阴极与左灯电阻R6的一端连接，左灯电阻R6的另一端接地，超级电容SC1的负极端-端接地。

保护与输出控制电路包括比较器IC2、三极管VT1、电感续流二极管VD1、滤波电感L2、上分压电阻R7、下分压电阻R8、正端电阻R9、滞环电阻R10、上拉电阻R11、基极电阻R12、检测电容C3、输出电容C4，上分压电阻R7的另一端与比较器IC2的负输入端-IN端、下分压电阻R8的一端、检测电容C3的一端连接，下分压电阻R8的另一端接地，检测电容C3的另一端接地，比较器IC2的正输入端+IN端与正端电阻R9的一端、滞环电阻R10的一端连接，正端电阻R9的另一端与与电路参考端Vref端连接，滞环电阻R10的另一端与IC2的输出端OUT端、上拉电阻R11的另一端、基极电阻R12的一端连接，IC2的地端GND端接地，基极电阻R12的另一端与三极管VT1的基极b端连接，三极管VT1的集电极c端与电感续流二极管VD1的阴极、滤波电感L2的一端连接，电感续流二极管VD1的阳极接地，滤波电感L2的另一端与输出电容C4的正极端+端、电路输出电压端Uout端连接，输出电容C4的负极端-端接地。

本实用新型的有益效果如下：