[实用新型]一种超级电容充电开关及防倒灌保护电路

说明书

本实用新型公开一种超级电容充电开关及防倒灌保护电路，包括方波信号发生电路、超级电容充电电源、电荷泵升压电路、稳压电路、超级电容、电压采样比较电路、开关电路和防倒灌电路。方波信号发生电路为电荷泵升压电路提供电压；超级电容充电电源为电荷泵升压电路提供电压，电荷泵升压电路输出电压；稳压电路稳定电荷泵升压电路的输出电压；电压采样比较电路监测超级电容的电压U4和超级电容充电电源的电压U2；若U4≥U2，则开关电路和防倒灌电路断开，超级电容充电电源不向超级电容充电；若电压U4<电压U2，则开关电路和防倒灌电路导通，超级电容充电电源向超级电容充电。本实用新型解决了用MOSFET和二极管实现防倒灌功能时，功率损耗和温升大的问题。

技术领域

本实用新型涉及超级电容充电保护电路，具体是一种超级电容充电开关及防倒灌保护电路。

背景技术

超级电容作为储能元件，在电容能量消耗殆尽时，需要及时进行对电容充电，防反灌保护电路用于防止超级电容电压高于电源电压，导致电流反灌流入电源，造成电源损坏，现有技术中大多采用串联二极管的方式进行反灌保护，但在大电流的情况下，由于二极管固有的管压降，将产生不小的损耗，比如管压降为0.5V的二极管流过10A电流时，产生的损耗为0.5V×10A＝5W。同时导致二极管较大的温升，若不能良好散热，极易引起二极管损坏。

现有技术中，存在利用P沟道MOSFET实现电流反灌保护的方法，但相比于N沟道MOSFET，P沟道MOSFET有着较大的等效导通内阻，在大电流通过时，也将产生不小的功率损耗，所以为降低功率损耗，应使用N沟道MOSFET实现电流反灌保护。

若使用N沟道MOSFET，若和充电电源的正极串联，则需要驱动电源电压高于充电电源，现有技术中，存在将MOSFET和充电电源的负极串联的方法，该方法驱动电压只满足大于N沟道MOSFET的导通电压即可，但这样将导致充电电源的负极和超级电容的负极没有直接连接，将造成一定程度的EMI影响。

实用新型内容

本实用新型的目的是解决现有技术中存在的问题。

为实现本实用新型目的而采用的技术方案是这样的，一种超级电容充电开关及防倒灌保护电路，主要包括方波信号发生电路、超级电容充电电源、电荷泵升压电路、稳压电路、超级电容、电压采样比较电路、开关电路和防倒灌电路。

所述方波信号发生电路为电荷泵升压电路提供电压U1。

所述超级电容充电电源为电荷泵升压电路提供电压U2。

所述电荷泵升压电路在接收到电压U1和电压U2后，输出电压 U3。U3>U2。

所述稳压电路稳定电荷泵升压电路的输出电压U3。

所述电压采样比较电路监测超级电容的电压U4和超级电容充电电源的电压U2。若电压U4≥电压U2，则开关电路和防倒灌电路断开，超级电容充电电源不向超级电容充电。若电压U4<电压U2，则开关电路和防倒灌电路导通，超级电容充电电源向超级电容充电。

所述方波信号发生电路结构如下：

555时基芯片的1号引脚接地。

555时基芯片的2号引脚串联电容C18后接地。555时基芯片的 2号引脚串联电阻R11后接入555时基芯片的4接口。555时基芯片的2号引脚串联电阻R11后接入555时基芯片的8接口。555时基芯片的2号引脚串联电阻R14后接入555时基芯片的7接口。

555时基芯片的3号引脚向电荷泵升压电路的电容C13输出电压 U1。

555时基芯片的5号引脚串联电容C19后接地。

555时基芯片的6号引脚串联电容C18后接地。

电荷泵升压电路结构如下：