一种超级电容的充电保护电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供的是一种超级电容的充电保护电路，包括由运算放大器组成的比较电路和积分电路，通过场效应管实现低电压超级电容单体的随动选择和充电，积分电路可减小电容单体的电压稳态误差。本实用新型能够改进现有技术的不足，提高了超级电容中各个电容单体电压的一致性。
【专利说明】—种超级电容的充电保护电路
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种超级电容装置，尤其是一种超级电容的充电保护电路。
【背景技术】
[0002]超级电容器是近年来新兴的一种电力储能器件，它具有循环使用寿命长、工作温度范围宽、充放电速度块，功率密度大等特点，受到社会各界的广泛关注，在智能电网、能量储存、电动汽车等领域已得到广泛的应用。
[0003]超级电容器单体电压较低，在实际应用中需要大量超级电容器的串联构成超级电容器组，且工作时需要大电流充、放电，因此，串联中的各个单体电容器上电压是否一致至关重要。
实用新型内容
[0004]本实用新型要解决的技术问题是提供一种超级电容的充电保护电路，能够解决现有技术的不足，提高了超级电容中各个电容单体电压的一致性。
[0005]为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案如下。
[0006]一种超级电容的充电保护电路，在超级电容组中，每两个相邻的超级电容单体之间连接有一个充电保护电路，第一超级电容单体的正极通过第一电阻连接至第一运放的正向输入端，第二超级电容单体的负极通过第二电阻连接至第二运放的反向输入端，第一超级电容单体和第二超级电容单体的连接中间点通过第三电阻分别连接至第一运放的反向输入端和第二运放的正向输入端，第一运放的正向输入端通过第四电阻接地，第一运放的反向输入端通过第五电阻连接至第一运放的输出端，第二运放的正向输入端通过第六电阻接地，第二运放的反向输入端通过第七电阻连接至第二运放的输出端，第一运放的输出端通过第八电阻连接至第三运放的反向输入端，第二运放的输出端通过第九电阻连接至第三运放的正向输入端，第三运放的正向输入端通过第十电阻接地，第三运放的反向输入端通过第十一电阻连接至第三运放的输出端，第三运放的输出端通过第十三电阻连接至第四运放的正向输入端，第四运放的正向输入端通过第三电容接地，第四运放的反向输入端通过第十二电阻接地，第四运放的反向输入端通过第四电容连接至第四运放的输出端，第四运放的输出端通过第十四电阻连接至第五运放的正向输入端，第五运放的反向输入端通过第十五电阻接地，第五运放的输出端通过第十六电阻连接至第五运放的反向输入端，第四运放的输出端通过第十七电阻分别连接至P沟道增强型绝缘栅场效应管和N沟道增强型绝缘栅场效应管的栅极，N沟道增强型绝缘栅场效应管的源极连接至第一超级电容单体的正极，N沟道增强型绝缘栅场效应管的漏极连接至第五运放的输出端，P沟道增强型绝缘栅场效应管的漏极连接至第二超级电容单体的正极，P沟道增强型绝缘栅场效应管的源极连接至第五运放的输出端。
[0007]采用上述技术方案所带来的有益效果在于:本实用新型利用运算方法器组成电压比较电路，实现了超级电容单体电压的自平衡。同时利用积分运算的特性，减小了电压自平衡过程中的误差。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1是本实用新型一个【具体实施方式】的电路图。
[0009]图中:C1、第一超级电容单体；C2、第二超级电容单体；C3、第三电容；C4、第四电容；A1、第一运放；A2、第二运放；A3、第三运放；A4、第四运放；A5、第五运放；Q1、P沟道增强型绝缘栅场效应管；Q2、N沟道增强型绝缘栅场效应管；R1、第一电阻；R2、第二电阻；R3、第一电阻；R4、第四电阻；R5、第五电阻；R6、第六电阻；R7、第七电阻；R8、第八电阻；R9、第九电阻；R10、第十电阻；R11、第i^一电阻；R12、第十二电阻；R13、第十三电阻；R14、第十四电阻；R15、第十五电阻；R16、第十六电阻；R17、第十七电阻。
【具体实施方式】
[0010]参照图1，在超级电容组中，每两个相邻的超级电容单体(C1、C2)之间连接有一个充电保护电路，第一超级电容单体Cl的正极通过第一电阻Rl连接至第一运放Al的正向输入端，第二超级电容单体C2的负极通过第二电阻R2连接至第二运放A2的反向输入端，第一超级电容单体Cl和第二超级电容单体C2的连接中间点通过第三电阻R3分别连接至第一运放Al的反向输入端和第二运放A2的正向输入端,第一运放Al的正向输入端通过第四电阻R4接地，第一运放Al的反向输入端通过第五电阻R5连接至第一运放Al的输出端，第二运放A2的正向输入端通过第六电阻R6接地，第二运放A2的反向输入端通过第七电阻R7连接至第二运放A2的输出端，第一运放Al的输出端通过第八电阻R8连接至第三运放A3的反向输入端，第二运放A2的输出端通过第九电阻R9连接至第三运放A3的正向输入端，第三运放A3的正向输入端通过第十电阻RlO接地，第三运放A3的反向输入端通过第十一电阻Rll连接至第三运放A3的输出端，第三运放A3的输出端通过第十三电阻R13连接至第四运放A4的正向输入端，第四运放A4的正向输入端通过第三电容C3接地，第四运放A4的反向输入端通过第十二电阻R12接地，第四运放A4的反向输入端通过第四电容C4连接至第四运放A4的输出端，第四运放A4的输出端通过第十四电阻R14连接至第五运放A5的正向输入端，第五运放A5的反向输入端通过第十五电阻R15接地,第五运放A5的输出端通过第十六电阻R16连接至第五运放A5的反向输入端,第四运放A4的输出端通过第十七电阻R17分别连接至P沟道增强型绝缘栅场效应管Ql和N沟道增强型绝缘栅场效应管Q2的栅极，N沟道增强型绝缘栅场效应管Q2的源极连接至第一超级电容单体Cl的正极，N沟道增强型绝缘栅场效应管Q2的漏极连接至第五运放A5的输出端，P沟道增强型绝缘栅场效应管Ql的漏极连接至第二超级电容单体C2的正极，P沟道增强型绝缘栅场效应管Ql的源极连接至第五运放A5的输出端。
[0011]在整个超级电容的电路中，每两个超级电容单体之间设置有一个本实用新型所公开的电路结构。本实施例仅对任意一个电路结构进行图示说明，由于所有电路结构均相同，所以不再重述。
[0012]第一运放Al和第二运放A2将两个超级电容单体的电压取来后，通过第三运放A3进行比较，比较的差值通过第四运放A4进行积分运算后在第五运放A5处进行放大。放大后的充电电流在第四运放A4的控制下择一的选择电压低的超级电容单体进行充电。
[0013]其中，第一超级电容单体Cl和第二超级电容单体C2均为2F，第三电容C3为20 μ F，第四电容C4为70 μ F，第一电阻Rl和第二电阻R2为5kΩ，第三电阻R3为7kQ，第四电阻R4为120kQ，第五电阻R5为15kQ，第六电阻R6为120kQ，第七电阻R7为15kQ，第八电阻R8为1kQ,第九电阻R9为1kQ,第十电阻RlO为1001^0，第^^一电阻Rll为20k Ω，第十二电阻R12为50k Ω，第十三电阻R13为20k Ω，第十四电阻R14为5k Ω，第十五电阻R15为50k Ω，第十六电阻R16为45k Ω，第十七电阻R17为5kQ。
[0014]以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
【权利要求】
1.一种超级电容的充电保护电路，其特征在于:在超级电容组中，每两个相邻的超级电容单体(C1、C2)之间连接有一个充电保护电路，第一超级电容单体(Cl)的正极通过第一电阻(Rl)连接至第一运放(Al)的正向输入端，第二超级电容单体(C2)的负极通过第二电阻(R2)连接至第二运放(A2)的反向输入端，第一超级电容单体(Cl)和第二超级电容单体(C2)的连接中间点通过第三电阻(R3)分别连接至第一运放(Al)的反向输入端和第二运放(A2)的正向输入端，第一运放(Al)的正向输入端通过第四电阻(R4)接地，第一运放(Al)的反向输入端通过第五电阻(R5)连接至第一运放(Al)的输出端，第二运放(A2)的正向输入端通过第六电阻(R6)接地，第二运放(A2)的反向输入端通过第七电阻(R7)连接至第二运放(A2)的输出端，第一运放(Al)的输出端通过第八电阻(R8)连接至第三运放(A3)的反向输入端，第二运放(A2)的输出端通过第九电阻(R9)连接至第三运放(A3)的正向输入端，第三运放(A3)的正向输入端通过第十电阻(RlO)接地，第三运放(A3)的反向输入端通过第i 电阻(Rll)连接至第三运放(A3)的输出端,第三运放(A3)的输出端通过第十三电阻(R13)连接至第四运放(A4)的正向输入端，第四运放(A4)的正向输入端通过第三电容(C3)接地，第四运放(A4)的反向输入端通过第十二电阻(R12)接地，第四运放(A4)的反向输入端通过第四电容(C4)连接至第四运放(A4)的输出端，第四运放(A4)的输出端通过第十四电阻(R14)连接至第五运放(A5)的正向输入端，第五运放(A5)的反向输入端通过第十五电阻(R15)接地，第五运放(A5)的输出端通过第十六电阻(R16)连接至第五运放(A5)的反向输入端，第四运放(A4)的输出端通过第十七电阻(R17)分别连接至P沟道增强型绝缘栅场效应管(Ql)和N沟道增强型绝缘栅场效应管(Q2)的栅极，N沟道增强型绝缘栅场效应管(Q2)的源极连接至第一超级电容单体(Cl)的正极，N沟道增强型绝缘栅场效应管(Q2)的漏极连接至第五运放(A5)的输出端，P沟道增强型绝缘栅场效应管(Ql)的漏极连接至第二超级电容单体(C2)的正极，P沟道增强型绝缘栅场效应管(Ql)的源极连接至第五运放(A5)的输出端。
【文档编号】H02J7/00GK204068388SQ201420546734
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年9月15日 优先权日:2014年9月15日
【发明者】曹洪奎, 陈之勃, 孟丽囡, 陈永真, 沈阳 申请人:辽宁工业大学