[实用新型]一种充电速率可控的超级电容充电管理电路

说明书

本实用新型公开了一种充电速率可控的超级电容充电管理电路，包括直流电源、充电用三级管、电感和电流监测模块,所述电流监测模块的控制输出端通过分压电阻与充电用三级管的基极相连接；充电用三级管的发射极与电流监测模块的电流反馈连接端相连接，集电极依次通过电感和超级电容与直流电源的负极相连接；直流电源的正极与电流监测模块的参考电压端相连接，还通过输入电阻连接至电流监测模块的电流反馈连接端；电感和超级电容间的连接点通过反馈电路与电流监测模块的电压反馈连接端相连接，所述电流监测模块根据反馈电压和反馈电流控制充电用三级管的通断。本实用新型实现了超级电容充电速率可控。

技术领域

本实用新型涉及一种超级电容充电管理电路。

背景技术

随着自动化、信息化的广泛应用，越来越多的电子设备投入使用，基于数据安全、系统稳定性等方面的考虑，电子设备需在失电状态下正常工作一段时间，集成后备电源便不可或缺。常用的后备电源有蓄电池、超级电容两种，与蓄电池相比，超级电容具有储存电容量大、功率密度大、短时大功率充放电能力强、物理能量转换效率高、使用寿命长、工作温度范围宽、安全环保的优点。基于以上优点，超级电容大规模地使用在电子设备中。

由于超级电容功率密度大、短时大功率充放电能力强，故其带载能力强，充电功率亦非常大。为了避免超级电容在充电的过程中占用太多的电源功率而导致设备运行异常，传统方法采用在充电电源和超级电容之间串联限流电阻充电的方式解决此问题。此方式具有以下缺点：（1）持续充电：该方式充电过程一直在进行，直到电容达到额定电压值，而电容电压经常处于临界点会影响电容寿命；（2）能量利用率低：限流电阻发热量大，产生较大的能量浪费；（3）充电速度慢：限流电阻的存在增加了充电功耗，同时也延长了充电时间。

实用新型内容

本实用新型提出了一种充电速率可控的超级电容充电管理电路，其目的是：解决现有技术中存在的持续充电、能量利用率低及充电速度慢的问题。

本实用新型技术方案如下：

一种充电速率可控的超级电容充电管理电路，包括直流电源Vin、充电用三级管V1、电感L1和电流监测模块；所述电流监测模块的控制输出端通过分压电阻与充电用三级管V1的基极相连接；充电用三级管V1的发射极与电流监测模块的电流反馈连接端相连接，充电用三级管V1的集电极依次通过电感L1和超级电容C1与直流电源的负极相连接；所述直流电源Vin的正极与电流监测模块的参考电压端相连接，直流电源Vin的正极还通过输入电阻Rin连接至电流监测模块的电流反馈连接端；电感L1和超级电容C1间的连接点通过反馈电路与电流监测模块的电压反馈连接端相连接，所述电流监测模块还连接有调频电容；所述电流监测模块根据反馈电压和反馈电流控制充电用三级管V1的通断。

进一步地，所述电源监测模块包括振荡器D4、比较器D3、与门电路D2、RS触发器D1和驱动用三极管V3,振荡器D4的输出端和比较器D3的输出端分别连接至与门电路D2的两个输入端，与门电路D2的输出端连接至RS触发器D1的S端，RS触发器D1的R端与振荡器D4的输出端相连接，RS触发器D1的Q端与驱动用三极管V3的基极相连接。

所述振荡器D4的IPK端作为电流反馈连接端与充电用三级管V1的发射极相连，振荡器D4的CT端接所述调频电容；比较器D3的正相输入端为所述参考电压端，比较器D3的负相输入端为所述电压反馈连接端；驱动用三极管V3的发射极接地，驱动用三极管V3的集电极为所述电流监测模块的控制输出端。

进一步地，所述充电管理电路还包括放电二极管V2，所述放电二极管V2的阳极连接直流电源Vin的负极，放电二极管V2的阴极连接于充电用三级管V1的集电极。

进一步地，所述输入电阻Rin为可调电阻。

进一步地，所述驱动用三极管V3为NPN三极管，充电用三级管V1为PNP三极管。

进一步地，所述直流电源Vin的负极接地。