放大器用超级电容器式电池供电系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种放大器用超级电容器式电池供电系统，包括供电模块，其包括交替充放电且结构相同的第一电源与第二电源，均包括两组串接的超级电容器组；充电模块，包括正、负电源充电器，它们的电源输入端分别连接外部交流电源，正、负电源充电器的电源输出端分别连接第一、第二电源的正、负电源输出端口和公共地端；智能充放电控制模块，输入端采集充电模块的充放电状态反馈信息，控制信号输出端分别控制连接供电模块和充电模块。本发明通过控制电路实现交流电源对第一、第二电源轮番充放电，实现对音频功率放大器的不间断供电，并完全杜绝市电交流对功放电路的干扰，改善音质效果实现HIFI功能。本发明适用于驱动音频功率放大器工作。
【专利说明】放大器用超级电容器式电池供电系统
【技术领域】
[0001]本发明属于充电电池领域，涉及一种超级电容器电池，具体地说是一种放大器用超级电容器式电池供电系统。
【背景技术】
[0002]音频功率放大器从诞生到现在的广泛应用，已有一个多世纪的历史，其性能也不断发展更新。随着音频功率放大器技术的不断发展，为其供电的供电电源技术也在不断发展。，目前，除了用于多媒体设备的音频功率放大器外，大都采用220V市电进行供电，而采用220V市电进行供电时，大都需要对交流电进行直流转换，之后利用桥式整流电容对直流电进行滤波后再进行供电。
[0003]然而，由于现有的整流滤波电路无法消除纹波电压，因此，会对音频信号产生不同程度的噪音干扰，影响音频功率放大器的性能。此外，在音频功率放大器工作时，受音频信号的瞬时功率影响很大，其供电电压的波动也很大，造成音频信号不同程度的失真，直接影响音频功率放大器的性能，因此，急需对功率音频放大器的供电电源进行改进，以满足其性能稳定的需要。
[0004]目前，由于蓄电池具有方便携带、供电电压受负载影响极小的优点，因此，采用蓄电池作为电源对音频功率放大器进行供电成为主流，但现有的蓄电池还存在以下的缺点:充电时间长、充放电次数少、不能过度充放电，且不能耐高温、耐严寒等。因此，蓄电池在音频功率放大器供电领域及其他领域的应用受到限制。如何利用蓄电池为音频功率放大器进行很好地供电，成为了需要攻克的技术难题。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题，是提供一种放大器用超级电容器式电池供电系统，该系统能够防止纹波电压，降低纹波对音频信号的影响，提高音频信号的精准度，同时该供电系统还具有自动充、放电功能，充电时间短，充放电次数多，且耐高温、耐严寒等优点。
[0006]为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是:
一种放大器用超级电容器式电池供电系统，它包括
①供电模块
所述供电模块包括交替充放电的第一电源与第二电源，第一电源与第二电源结构相同，均包括分别作为正、负电源的两组串接的超级电容器组；
②充电模块
所述充电模块包括分别为第一、二电源中作为正极电源的超级电容器组进行充电的正电源充电器，以及分别为第一、第二电源中作为负极电源的超级电容器组进行充电的负电源充电器；
所述正、负电源充电器的电源输入端分别连接外部交流电源，正电源充电器的电源输出端分别连接第一、第二电源的正电源输出端口和供电模块的公共地端，负电源充电器的电源输出端分别连接第一、第二电源的负电源输出端口和供电模块的公共地端；
③智能充放电控制模块
智能充放电控制模块的信号输入端采集充电模块的充放电状态反馈信息，控制信号输出端分别控制连接供电模块和充电模块，进而控制第一、第二电源的交替充放电。
[0007]作为对智能充放电控制模块的限定:
所述智能充放电控制模块包括作为控制中心的主控单元，用于采集第一、第二电源的充放电状态反馈信息的信息采集单元，驱动单元，以及电子开关单元，其中，所述信息采集单元的信号输入端接收正负电源充电器的充放电状态反馈信息，信号输出端连接主控单元的信号输入端，主控单元的控制信号输出端通过驱动单元连接用于控制第一、第二电源交替充放电的电子开关单元，所述电子开关单元分别控制连接供电模块和充电模块。
[0008]作为对智能充放电控制模块的进一步限定:
所述电子开关单元包括第一?第八电子开关；第一、第二电子开关分别对应串接于第一电源的正、负电源的放电线路上；第三、第四电子开关分别对应串接于第二电源的正、负电源的放电线路上；第五、第六电子开关分别对应串接于正电源充电器的对第一、第二电源的正电源充电的线路上；第七、第八电子开关分别对应串接于负电源充电器的对第一、第二电源的负电源充电的线路上；
所述驱动单元包括电子开关驱动电路，所述电子开关驱动电路的信号输入端连接主控单元的脉冲信号输出端，电子开关驱动电路的信号输出端控制连接第一?第八电子开关的控制端。
[0009]作为对智能充放电控制模块的更进一步限定:
所述电子开关驱动电路包括控制电路，以及为控制电路提供电源驱动的电源电路，所述控制电路的信号输入端连接脉冲信号产生电路的脉冲信号输出端，控制电路的电源驱动输入端连接电源电路的电源输出端。
[0010]作为对供电模块的限定:
所述第一电源的正电源为第一超级电容器组，负电源为第二超级电容器组，
第二电源的正电源为第三超级电容器组，负电源为第四超级电容器组，
所述第一超级电容器组与第二超级电容器组串联；第三超级电容器组与第四超级电容器组串联；第一超级电容器组的正极与第一二极管、第一电子开关串接的输出端，以及第三超级电容器组的正极与第三二极管、第三电子开关串接的输出端共同作为供电模块的正电源输出端；第二超级电容器组的负极与第二二极管、第二电子开关串接的输出端，以及第四超级电容器组的负极与第四二极管、第四电子开关串接的输出端共同作为供电模块的负电源输出端；第一超级电容器组、第三超级电容器组的负极与第二超级电容器组、第四超级电容器组的正极连接作为供电模块的公共地端；
第一、第三超级电容器组的正极还分别连接正电源充电器的两个充电输出端，第二、第四超级电容器组的负极还分别连接负电源充电器的两个充电输出端，正、负电源充电器的公共地端与供电模块的公共地端相连。
[0011]作为对供电模块的进一步限定:
所述第一?第四超级电容器组的结构相同，均包括若干个串接的超级电容器，且第一?第四超级电容器组的每个超级电容器两端分别并联有过压保护电路。[0012]作为对供电模块的更进一步限定:
所述供电模块还包括两个串接的负载电容，为串联的第一储能电解电容与第二储能电解电容，所述第一储能电解电容与第二储能电解电容构成的串联电路并联在第一电源、第二电源的两端，第一储能电解电容与第二储能电解电容串接电路的两端分别与供电模块的正、负输出端相连，第一储能电解电容与第二储能电解电容串联电路的中间节点与供电模块的公共地端相连。
[0013]作为对正、负电源充电器的限定:
所述正电源充电器与负电源充电器的结构相同，均包括PMW控制器、恒流充电器、充电过压保护和充放电状态检测电路；所述PWM控制器的输入端连接外部交流电源，正电源信号输出端串接恒流充电器的输入端，恒流充电器的输出端通过串接的电子开关连接第一、第二电源的正负电源端，PWM控制其的负电源信号输出端连接第一、第二电源的接地端；所述充电过压保护和充放电状态检测电路并接于正电源充电器和负电源充电器的公共地端与充电端。
[0014]综上，由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，所取得的技术进步在于:
(1)本发明的供电模块设有两个电源，可以在智能充放电控制模块的控制下交替自动充、放电，对音频功率放大器交替、无间歇供电，保证音频功率放大器应用电路的工作可靠性，且不直接使用外部220V交流电源，能消除纹波电压，降低纹波电压对音频信号的影响；
(2)第一、第二电源均由超级电容器组串接而成，因此，第一、第二电源具有电容量大、充电快、充放电次数多、耐高温、耐严寒等优点；
(3)第一、第二电源的超级电容器组中的单个超级电容器均由串接的超级电容器构成，每个超级电容器两端均并联有过压保护电路，因此，本发明的供电模块不会因过度充、放电而损坏；
(4)第一至第四超级电容器组均设有过压保护电路，可以令第一、第二电源输出类似电池供电一样恒定的电压，保证为音频功率放大器提供恒定的驱动电压。
[0015]综上所述，本发明结构简单，控制方便，通过控制电路实现交流电源对第一、第二电源轮番充电，进而实现在任一时刻令第一、第二电源轮流对音频功率放大器的供电，同时实现直流蓄电池式的超低内阻稳压输出功能，并完全杜绝市电交流对功放电路的干扰，改善音质效果实现HIFI功能。
[0016]本发明适用于驱动音频功率放大器工作。
[0017]本发明下面将结合说明书附图与具体实施例作进一步详细说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是本发明实施例的原理框图；
图2为本发明实施例的电路原理图；
图3是本发明实施例中由N个超级电容器串联而成的超级电容器组示意图；
图4是本发明实施例中构成超级电容器组中单个超级电容器的限压保护电路的电路
图；
图5是本发明实施例中超级电容器组中过压保护及充电状态检测电路的电路图； 图6是本发明实施例中超级电容器组中放电状态检测电路的电路图；
图7是本发明实施例中超级电容器组放电时，在时间t内电压随时间变化的曲线示意
图；
图8是本发明实施例中脉冲信号产生电路所产生的脉冲信号的波形示意图。
[0019]图中:1?供电模块,2?充电模块,21?正电源充电器,22?负电源充电器,3?智能充放电控制模块，31?主控单元，32?信息采集单元，33?驱动单元，41?控制电路，42?电源电路。
【具体实施方式】
[0020]实施例一种放大器用超级电容器式电池供电系统
本实施例为一种放大器用超级电容器式电池供电系统，参考图1，它包括:
(I)供电模块I
供电模块I包括交替充放电的第一电源与第二电源，第一电源与第二电源结构相同，均包括分别作为正、负电源的两组超级电容器组。具体结构如图2所示:
第一电源包括串接的第一超级电容器组Cl与第二超级电容器组C2，其中第一超级电容器组Cl的负极与第二超级电容器组C2的正极连接，第一超级电容器组Cl的正极通过第一二极管D1、第一电子开关Ml输出后作为第一电源的正极，第二超级电容器组C2的负极通过第三二极管D3、第二电子开关M2输出后作为第一电源的负极，同时第一超级电容器组Cl的正极还作为自身的充电输入端Al，第二超级电容器组C2的负极作为自身的充电输入端A2。
[0021]第二电源包括串接的第三超级电容器组C3与第四超级电容器组C4，其中第三超级电容器组C3的负极与第四超级电容器组C4的正极连接，第三超级电容器组C3的正极通过第五二极管D5、第三电子开关M3输出后作为第二电源的正极，第四超级电容器组C4的负极通过第七二极管D7、第四电子开关M4输出后作为第二电源的负极，同时第一超级电容器组Cl的正极还作为自身的充电输入端Al，第二超级电容器组C2的负极作为自身的充电输入端A2。
[0022]而第一电源与第二电源的正极共同连接作为供电模块I的正极输出端+VCC，第一电源与第二电源的负极共同连接作为供电模块I的负极输出端-VCC，第一超级电容器组Cl、第三超级电容器组C3的负极分别与第二超级电容器组C2、第四超级电容器组C4的正极连接处作为供电模块I的公共地端B。
[0023]上述的第一超级电容器组Cl、第二超级电容器组C2、第三超级电容器组C3、第四超级电容器组C4的结构也是完全相同的，均包括若干个串接的超级电容器，所述若干个超级电容器如图3所示依次串接而成相应的超级电容器组，本实施例中每组超级电容器组Cl?C4均采用的为20个超级电容器串接而成，在具体实施时，可以根据音频功率放大器所需要的电源电压选择串联超级电容器的个数。
[0024]上述的第一至第四电子开关Ml?M4结构也是完全相同的，均采用一个二极管与一个MOS开关器件构成。在以第一电子开关Ml为例,包括第一 MOS管、第二二极管D2,第二二极管D2的阳极与第一 MOS管的源极连接，第二二极管D2的阴极与第一 MOS管的漏极连接，所述第一 MOS管的漏极通过第一二极管Dl连接第一超级电容器组Cl的正极，源极连接供电模块I正电源输出端+VCC(但如果所使用的MOS开关器件内部集成了反向并联漏源两端的二极管，图中并联在漏极与源极两端的二极管可以省略，本实例采用通用的方式即认为需要并联在漏源两端的二极管)。第二电子开关M2则由第四二极管D4、第二 MOS管构成；第三电子开关M3则由第六二极管D6、第三MOS管构成；第四电子开关M4则由第八二极管D8、第四MOS管构成，并且第二至第四电子开关M2~M4中各个器件的连接关系与第一电子开关Ml中各器件的连接关系一致。
[0025]而为了保证超级电容器组Cl~C4中每个超级电容器的充电安全，在每个超级电容器的两端均并联有结构相同的限压保护电路，所述限压保护电路如图4所示，包括PNP三极管Ql与第四电阻R4构成的开关电路，以及稳压器第一稳压器DW1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3构成的第一基准电压电路，所述第一稳压管DWl的参考端与第一电阻Rl和第二电阻R2的连接中点相连，所述第一稳压管DWl的阴极与第三电阻R3连接的中间节点直接连接三极管Ql的基极，三极管Ql的发射极通过第四电阻R4与第二电阻R2、第三电阻R3各自的另一端相连接与其自身的集电极与第五电阻R5的另一端、第一稳压管DWl的阳极的连接点作为限压保护电路的两个输出端，连接每个超级电容器组Cl~C4中的每个超级电容器的两端。
[0026](2)充电模块2
充电模块2用于对供电模块I中的第一电源与第二电源进行充电。所述充电模块2包括分别为第一、二电源中作为正极电源的超级电容器组进行充电的正电源充电器21，以及分别为第一、第二电源中作为负极电源的超级电容器组进行充电的负电源充电器22。
[0027]所述正电 源充电器21、负电源充电器22的电源输入端分别连接外部交流电源，正电源充电器21的电源输出端分别连接第一、第二电源的正极端口 A1、A2和供电模块I的公共地端B，负电源充电器22的电源输出端分别连接第一、第二电源的负极端口 A3、A4和供电模块I的公共地端B。
[0028]上述正电源充电器21、负电源充电器22的结构相同，均包括PWM控制器、恒流充电器、两个电子开关以及两个充电过压保护及充放电状态检测模块。以正电源充电器21为例，如图2所不，它包括第一 PWM控制器PWM1,第一恒流充电器Ul、第五电子开关M5与第六电子开关M6，第一过压保护及充放电状态检测模块和第二过压保护及充放电状态检测模块。第一 PWM控制器PWMl的输入端连接外部220V交流电源，负极输出端接地，同时还连接供电模块I的公共地端B,正极输出端连接第一;〖亘流充电器Ul的输入端,第一;〖亘流充电器Ul的输出端通过第五电子开关M5连接供电模块I的Al端，同时通过第六电子开关M6连接供电模块I的A2端。负电源充电器22的输出端分别连接供电模块I的A3端、A4端，以及公共地端B。第一过压保护及充放电状态检测模块并接在端口 A1、B两端，第二过压保护及充放电状态检测模块并接在端口 A2、B两端。
[0029]相应地，负电源充电器22包括第二 PWM控制器PWM2，第二恒流充电器U2、第七电子开关M7与第八电子开关M8，第三过压保护及充放电状态检测模块和第四过压保护及充放电状态检测模块，各构件间的连接关系与正电源充电器21的连接关系相应。
[0030]其中，第一过压保护及充放电状态检测模块和第二过压保护及充放电状态检测模块的电路图为图5、图6中所示的电路:
所述过压保护及充电状态检测电路采用如图5所示的结构:包括第二稳压器DW2、第五电阻R5、第六电阻R6构成的第二基准电压电路，第一光电耦合器QA1，以及限流的第七电阻R7和第八电阻R8，其中第二基准电压电路与第一基准稳压电路结构相同，不同之处在于，所述第二稳压管DW2与第七电阻R7之间串接第一光电耦合器QAl的发光二极管，第一光电耦合器QAl的光敏三极管的集电极作为充电状态检测输出端C，发射极与主控单元的数字地端相连，且第一光电耦合器QAl的光敏三极管的集电极通过串接的第八电阻R8与主控单元31的电源相连，第六电阻R6与第七电阻R7的公共连接点和第五电阻R5与第二稳压器DW2阳极的接点作为整体过压保护及充电状态检测电路的输出端并接于每个超级电容器组Cl?C4的两端。
[0031]所述放电状态检测电路采用如图6所示的结构:包括稳压器第三稳压器DW3、第九电阻R9、第十电阻RlO构成的第三基准电压电路，第二光电耦合器QA2，以及限流的第十一电阻Rll和第十二电阻R12，其中第三基准电压电路与第二基准稳压电路结构相同，第二光电耦合器QA2的光敏三极管的集电极与主控单元31的电源相连，发射极作为放电状态检测输出端D，并通过第十二电阻R12与主控单元31的数字地端相连，第十电阻R10、第十一电阻Rll公共连接点与第九电阻R9、第三稳压器DW3阳极的接点作为放电状态检测电路的输出端并接于每个超级电容器组Cl?C4的两端。
[0032]上述图4至图6中第一至第三基准电压电路中的第一至第三稳压管DWl?DW3均采用可调节精密并联稳压管LMV431，其与基准电阻连接方式为现有技术中常见的接线方式。
[0033]而上述中的第五至第八电子开关M5?M8与第一至第四电子开关Ml?M4的结构相同，均由一个二极管和一个MOS器件构成，连接关系均为MOS器件的源极连接恒流充电器的输出端，漏极连接供电模块I的充电输入端，与MOS器件并接的二极管阳极接MOS器件的源极，阴极接MOS器件的漏极，栅极接收脉冲控制信号。
[0034](3)智能充放电控制模块3
智能充放电控制模块3的信号输入端采集充电模块2的充放电状态反馈信息，控制信号输出端控制供电模块I中的第一、第二电源的交替充放电。
[0035]所述智能充放电控制模块3包括作为控制中心的主控单元31，以及分别采集正、负电源充电器信号的信息米集单兀32。
[0036]所述信息采集单元32的信号输出端连接主控单元31的信号输出端。主控单元31的控制信号输出端通过驱动单元33连接用于控制连接第一、第二电源交替放电的第一至第四电子开关Ml?M4，同时还控制连接正电源充电器21、负电源充电器22中的第五至第八电子开关M5?M8。
[0037]本实施例中的主控单元31采用PC控制器，信息采集单元32采用现有技术中的数字电平识别，对第一至第四过压保护充放电状态检测模块反馈的逻辑电平识别处理后送到PC控制器里，上述四个过压保护及充电检测电路和四个放电检测电路构成四个过压保护及充放电状态检测模块，所述过压保护及充放电状态检测模块的两端并接于供电模块I的A端与B端之间，即第一超级电容器组Cl、第二超级电容器组C2、第三超级电容器组C3、第四超级电容器组C4的两端分别并接有上述结构的过压保护及充电检测电路及放电检测电路。四个过压保护及充放电状态检测模块的检测反馈信息端vf分别连接PC控制器的信号输入端。[0038]而驱动单元33则包括脉冲信号产生电路与电子开关驱动电路，如图1所示，由于本实施例中具有八个电子开关Ml?M8，因此选用了输出八个脉冲信号的PC控制器作为脉冲信号产生电路；电子开关驱动电路包括控制电路41以及为控制电路提供电源驱动的电源电路42，具体结构如图2所示，所述控制电路41对应设有八路，每路的结构均相同，均采用第三光电耦合器QA3，其中第三光电耦合器QA3中发光二极管的阳极连接脉冲信号产生电路的脉冲信号输出端Sve，发光二极管的阴极通过第十四电阻R14连接主控单元31的数字地端，第三光电稱合器QA3的光敏三极管的集电极连接电源电路42的信号输出端,发射极通过第十三电阻R13连接相应电子开关中MOS器件的源极，同时光敏三极管的发射极还作为控制信号的输出端连接第一至第八电子开关Ml?M8中MOS器件的栅极。
[0039]而电源电路42则采用变压器耦合成多组交流电压，再经过整流滤波得到八路相互独立的直流电压VDDl?VDD8，这八路直流电压分别对应八路控制电路41中第二光电耦合器QA2中三极管集电极输入的电压VDD。
[0040]本实施例的具体工作原理为:将本实施例按照图2的接线接好，并将+VCC、公共地端B与-VCC分别连接外部需要驱动的音频功率放大器的正电源端、地端和负电源端，通过程序控制PC控制器产生八组脉冲信号，由于本实施例产生八组脉冲信号，而八组脉冲信号通过其对应控制的第一?第八电子开关Ml?M8控制第一、第二两组电源轮流充放电，因此，PC控制器控制脉冲信号也相应分为两组，分别控制第一、第二电源的轮流充放电，具体为:一组四个脉冲信号驱动第一电子开关Ml、第二电子开关M2、第五电子开关M5、第七电子开关M7，另一组四个脉冲信号驱动第三电子开关M3、第四电子开关M4、第六电子开关M6、第八电子开关M8。例如初始第一电源进行供电，第二电源进行充电，PC控制器输出的脉冲信号令对应的第一、第二、第六、第八电子开关Ml、M2、M6、M8导通,令对应的第三、第四、第五、第七电子开关M3、M4、M5、M7断开，此时间段内，第一电源通过导通的第一、第二电子开关M1、M2向功放供电,正负电源充电器21、22通过导通的第六、第八电子开关M6、M8向第二电源充电，当第一电源的两端电压下降到设定的电压值时第一电源停止供电，开始充电，换第二电源供电，此时，PC控制器则控制第三、第四、第五、第七电子开关M3、M4、M5、M7导通，而令第一、第二、第六、第八电子开关M1、M2、M6、M8关闭。
[0041]由于对第一、第二电源的一轮充放电时间长短是由脉冲信号的宽度所决定，而脉冲信号的宽度又是通过PC控制器内的程序来控制的，因此充、放电状态的维持直到脉冲电平发生变化。正常情况下，八组脉冲信号均为周期性矩形波，如图8的脉冲波形图所示，通过波形的变化控制对应电子开关的打开与闭合。具体控制过程为:波形为正时，所在波形控制的电子开关导通，波形为零时，所在波形控制的电子开关闭合。当电源充电时，在一个波形周期内，充电的电源两端电压达到设定值而波形还没发生变化时，并联在超级电容器组两端的过压保护电路导通，充电状态检测输出端C产生低电平，反馈信息送到PC控制器，PC控制器发出指令强制关闭充电控制的电子开关，令正在充电的超级电容器组停止充电，从而达到保护电源及过压保护电路的目的。同样当超级电容器组两端电压未达到设置电压值而超级电容器组内有单个超级电容器两端电压达到其额定电压时，并联在单个超级电容器两端的过压保护电路导通使充电电流流过过压保护电路而停止对该超级电容器充电，从而达到保护单个超级电容器的目的。
[0042]当电源放电时，如图7所示超级电容组两端电压随时间变化的示意图，如果在一个波形周期内，放电的电源两端电压达到放电最低电压设定值而波形还没发生变化时，放电状态检测输出端D产生低电平，反馈信息送到PC控制器，PC控制器发出指令强制关闭该电源放电控制的电子开关和另一组电源充电控制的电子开关，并发出指令关闭正在放电电源的放电控制开关，打开充电电子开关，同时打开另一组电源的放电电子开关，实现两组电源互换充放电状态。
[0043]而本实施例供电模块I中设置的单向导通的第一二极管D1、第三二极管D3、第五二极管D5、第七二极管D7保证了其中一个电源供电时，防止供电的电源不会向正在充电的电源充电，保证了电源独立的工作。
[0044]在电源由放电状态到充电状态，以及由充电状态到放电状态切换时存在一个死区时间，如图8脉冲波形图所示为At，在这段死区时间内，第一、第二电源均不向音频功率放大器供电，为了达到持续为外部音频功率放大器供电的目的，本实施例的供电模块I还设置了负载电容，包括串联的第一储能电解电容CP、第二储能电解电容CN，所述第一储能电解电容CP、第二储能电解电容CN的串联电路分别于第一电源、第二电源并联，且其供电时的电源输出端与供电模块I的输出端为相同。由于设置了储能电解电容，当第一、第二电源在死区时间内时，由负载电容对外部的音频功率放大器进行供电。
【权利要求】
1.一种放大器用超级电容器式电池供电系统，其特征在于它包括: ①供电模块 所述供电模块包括交替充放电的第一电源与第二电源，第一电源与第二电源结构相同，均包括分别作为正、负电源的两组串接的超级电容器组； ②充电模块 所述充电模块包括分别为第一、二电源中作为正极电源的超级电容器组进行充电的正电源充电器，以及分别为第一、第二电源中作为负极电源的超级电容器组进行充电的负电源充电器； 所述正、负电源充电器的电源输入端分别连接外部交流电源，正电源充电器的电源输出端分别连接第一、第二电源的正电源输出端口和供电模块的公共地端，负电源充电器的电源输出端分别连接第一、第二电源的负电源输出端口和供电模块的公共地端； ③智能充放电控制模块 智能充放电控制模块的信号输入端采集充电模块的充放电状态反馈信息，控制信号输出端分别控制连接 供电模块和充电模块，进而控制第一、第二电源的交替充放电。
2.根据权利要求1所述的放大器用超级电容器式电池供电系统，其特征在于: 所述智能充放电控制模块包括作为控制中心的主控单元，用于采集第一、第二电源充放电状态反馈信息的信息采集单元，驱动单元，以及电子开关单元； 所述信息采集单元的信号输入端接收正负电源充电器的充放电状态反馈信息，信号输出端连接主控单元的信号输入端； 主控单元的控制信号输出端通过驱动单元连接用于控制第一、第二电源交替充放电的电子开关单元； 所述电子开关单元分别控制连接供电模块和充电模块。
3.根据权利要求2所述的放大器用超级电容器式电池供电系统，其特征在于: 所述电子开关单元包括第一~第八电子开关； 第一、第二电子开关分别对应串接于第一电源的正、负电源的放电线路上；第三、第四电子开关分别对应串接于第二电源的正、负电源的放电线路上；第五、第六电子开关分别对应串接于正电源充电器的对第一、第二电源的正电源充电的线路上；第七、第八电子开关分别对应串接于负电源充电器的对第一、第二电源的负电源充电的线路上； 所述驱动单元包括电子开关驱动电路，所述电子开关驱动电路的信号输入端连接主控单元的脉冲信号输出端，电子开关驱动电路的信号输出端控制连接第一~第八电子开关的控制端。
4.根据权利要求3所述的放大器用超级电容器式电池供电系统，其特征在于: 所述电子开关驱动电路包括控制电路，以及为控制电路提供电源驱动的电源电路， 所述控制电路的信号输入端连接脉冲信号产生电路的脉冲信号输出端，控制电路的电源驱动输入端连接电源电路的电源输出端。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的放大器用超级电容器式电池供电系统，其特征在于: 所述第一电源的正电源为第一超级电容器组，负电源为第二超级电容器组， 第二电源的正电源为第三超级电容器组，负电源为第四超级电容器组，所述第一超级电容器组与第二超级电容器组串联；第三超级电容器组与第四超级电容器组串联；第一超级电容器组的正极与第一二极管、第一电子开关串接的输出端，以及第三超级电容器组的正极与第三二极管、第三电子开关串接的输出端共同作为供电模块的正电源输出端；第二超级电容器组的负极与第二二极管、第二电子开关串接的输出端，以及第四超级电容器组的负极与第四二极管、第四电子开关串接的输出端共同作为供电模块的负电源输出端；第一超级电容器组、第三超级电容器组的负极与第二超级电容器组、第四超级电容器组的正极连接作为供电模块的公共地端； 第一、第三超级电容器组的正极还分别连接正电源充电器的两个充电输出端，第二、第四超级电容器组的负极还分别连接负电源充电器的两个充电输出端，正、负电源充电器的公共端与供电模块的公共地端相连。
6.根据权利要求5所述的放大器用超级电容器式电池供电系统，其特征在于:所述第一~第四超级电容器组的结构相同，均包括若干个串接的超级电容器，且第一~第四超级电容器组的每个超级电容器两端分别并联有过压保护电路。
7.根据权利要求5所述的放大器用超级电容器式电池供电系统，其特征在于:所述供电模块还包括两个串接的负载电容器，为串联的第一储能电解电容与第二储能电解电容，所述第一储能电解电容与第二储能电解电容构成的串联电路并联在第一电源、第二电源的两端，第一储能电解电容与第二储能电解电容串接电路的两端分别与供电模块的正、负输出端相连，第一储能电解电容与第二储能电解电容串联电路的中间节点与供电模块的公共地端相连。
8.根据权利要求6所述的放大器用超级电容器式电池供电系统，其特征在于:所述供电模块还包括两个串接的负载电容器，为串联的第一储能电解电容与第二储能电解电容，所述第一储能电解电容与第二储能电解电容构成的串联电路并联在第一电源、第二电源的两端，第一储能电解电容与第二储能电解电容串接电路的两端分别与供电模块的正、负输出端相连，第一储能电解电容与第二储能电解电容串联电路的中间节点与供电模块的公共地端相连。
9.根据权利要求5所述的放大器用超级电容器式电池供电系统，其特征在于: 所述正电源充电器与负电源充电器的结构相同，均包括PMW控制器、恒流充电器、充电过压保护和充放电状态检测电路；所述PWM控制器的输入端连接外部交流电源，正电源信号输出端串接恒流充电器的输入端，恒流充电器的输出端通过串接的电子开关连接第一、第二电源的正负电源端，PWM控制其负电源信号输出端连接第一、第二电源的接地端； 所述充电过压保护和充放电状态检测电路并接于正电源充电器和负电源充电器的公共地端与充电端。
10.根据权利要求6至8中任意一项所述的放大器用超级电容器式电池供电系统，其特征在于: 所述正电源充电器与负电源充电器的结构相同，均包括PMW控制器、恒流充电器、充电过压保护和充放电状态检测电路；所述PWM控制器的输入端连接外部交流电源，正电源信号输出端串接恒流充电器的输入端，恒流充电器的输出端通过串接的电子开关连接第一、第二电源的正负电源端，PWM控制其的负电源信号输出端连接第一、第二电源的接地端； 所述充电过压保护和充放电状态检测电路并接于正电源充电器和负电源充电器的公共地端与 充电端。
【文档编号】H02J7/00GK103997086SQ201410192237
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年5月8日 优先权日:2014年5月8日
【发明者】赵建明, 徐彭飞, 廖智, 胡兴微, 李建黎, 蒋玉东, 梁和生, 周伟 申请人:电子科技大学