一种大电流低压低静态电流超级电容均压保护电路的制作方法

文档序号:9435533
一种大电流低压低静态电流超级电容均压保护电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种保护电路,属于电力设备领域,具体涉及一种大电流低压低静态电流超级电容均压保护电路。
【背景技术】
[0002]超级电容器(Supercapacitors,ultracapacitor),又名电化学电容器(Electrochemical Capacitors),双电层电容器(Electrical Double-Layer Capacitor)、黄金电容、法拉电容,是从上世纪七、八十年代发展起来的通过极化电解质来储能的一种电化学元件。它不同于传统的化学电源,是一种介于传统电容器与电池之间、具有特殊性能的电源,主要依靠双电层和氧化还原假电容电荷储存电能。但在其储能的过程并不发生化学反应,这种储能过程是可逆的,也正因为此超级电容器可以反复充放电数十万次。其基本原理和其它种类的双电层电容器一样,都是利用活性炭多孔电极和电解质组成的双电层结构获得超大的容量。超级电容的突出优点是功率密度高、充放电时间短、循环寿命长、工作温度范围宽,是世界上已投入量产的双电层电容器中容量最大的一种。
[0003]现有技术中,超级电容器单体的耐压低,在实际应用中,需要数只甚至数百只串联构成所需耐压的电容器组,所带来的问题是电容器中各单体电压不一致,造成超级电容器组的储能下降或得不到充分利用。若单体电压不能均分,在大电流快速充电时,由于每个超级电容的容量和泄露电流存在差异,从而造成某个或者多个超级电容存在过充,进而造成过压损坏以至爆裂的现象。
[0004]在电力系统输电在线监测设备中,设备所处的环境无市电供电,只能在环境中取能,如太阳能,风能,CT取电等方式;并配以蓄电池备用,但是在室外的环境恶劣,夏天温度高,冬天温度低,白天夜晚温差大,电池老化的很快,在8年质保期内,维护成本很高。使用超级电容是个好的能源储备方案了,但是超级电容单体电压低,只有2.7V;由于个体的电容值相差较大,漏电流也不一样,故不能直接串联使用,需要使用均压保护电路。

【发明内容】r/>
[0005]本发明主要是解决现有技术所存在的上述的超级电容个体的电容值相差较大,漏电流不一致,容易造成过压损坏等的技术问题,提供了一种大电流低压低静态电流超级电容均压保护电路。该电路结构简单可靠,抗干扰能力强,工作温度范围宽,使用寿命长;非导通时静态漏电流小,功耗小;旁路电流大;通过选择合适的负载电阻的阻值,可以将均压发热功耗转移在电阻上,降低三极管的功耗和失效率;均压电压可调,最小可到2.0V ;可以适应所有种类的超级电容均压;能够防止超级电容过充而造成过压损坏以至爆裂的问题。
[0006]本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的:
[0007]一种大电流低压低静态电流超级电容均压保护电路,包括:电阻R58、电阻R59、电阻R50、电阻R51、电容C28、超级电容C31,三极管Q,稳压装置U,其中:
[0008]所述超级电容容C31的正级分别与三级管的发射极、电阻R50、电阻R58的一端连接,其负极与稳压装置U的正极相连并通过电阻R62、电阻R65与三级管的集电极相连;所述三级管的基极通过电阻R59与电阻R58的另一端相连;
[0009]所述稳压装置U的负极与所述电阻R58和电阻R59之间的线路相连,其正级分别通过电容C28和电阻R51与稳压装置U的参考电压输入端相连接,所述稳压装置U的参考电压输入端通过电阻R50与超级电容C31的正级相连。
[0010]优化的,上述的一种大电流低压低静态电流超级电容均压保护电路,所述稳压装置U是型号为TLVH431的低电压可调节精密并联稳压器。
[0011]优化的,上述的一种大电流低压低静态电流超级电容均压保护电路,所述三极管Q是PNP功率三极管
[0012]优化的,上述的一种大电流低压低静态电流超级电容均压保护电路,所述三极管Q是型号为MJD45H11的三极管。
[0013]优化的,上述的一种大电流低压低静态电流超级电容均压保护电路,所述超级电容C31连接在电源输入端Vbat和电源输入端V-之间。
[0014]因此,本发明具有如下优点:(I)结构简单可靠,抗干扰能力强,工作温度范围宽,使用寿命长;(2)非导通时静态漏电流小,功耗小;(3)旁路电流大,取决于Q的最大工作电流,可达5A以上;(4)选择合适的负载电阻(R62,R63)的阻值,可以将均压发热功耗转移在电阻上,降低三极管Q的功耗,降低Q的失效率;(5)均压电压可以由R50,R51的阻值可调,最小可到2.0V ;可以适应所有种类的超级电容均压;能够防止超级电容过充而造成过压损坏以至爆裂的问题。
【附图说明】
[0015]附图1是本发明的一种电路结构示意图;
【具体实施方式】
[0016]下面通过实施例,并结合附图,对本发明的技术方案作进一步具体的说明。图中,I为稳压装置U的I脚,2为稳压装置U的2脚,3为稳压装置U的3脚,B为三级管Q的基极,C为三级管Q的集电极,E为三级管Q的发射极。
[0017]实施例:
[0018]一种大电流低压低静态电流超级电容均压保护电路,包括:包括:电阻R58、电阻R59、电阻R50、电阻R51、电容C28、超级电容C31,三极管Q,稳压装置U,其中:
[0019]超级电容容C31的正级分别与三级管的发射极、电阻R50、电阻R58的一端连接,其负极与稳压装置U的正极相连并通过电阻R62、电阻R65与三级管的集电极相连;三级管的基极通过电阻R59与电阻R58的另一端相连;
[0020]稳压装置U的负极即稳压装置U的2脚与电阻R58和电阻R59之间的线路相连,其正级即稳压装置U的3脚分别通过电容C28和电阻R51与稳压装置U的参考电压输入端即稳压装置U的I脚相连接,稳压装置U的参考电压输入端通过电阻R50与超级电容C31的正级相连。
[0021]稳压装置U是型号为TLVH431的低电压可调节精密并联稳压器。三极管Q是PNP功率三极管,型号为MJD45H11的三极管。
[0022]超级电容连接在电源输入端Vbat和V-之间,电阻R50和R51构成分压电路,C28并联在R51起到滤波的作用,增强抗干扰作用;当R51上的电压超过1.24V的时候,稳压装置U的2脚导通,通过限流电阻R59从Q的基极吸入电流,Q导通,将超级电容2端的电压维持在1.24* (R51/ (R51+R50))上。R58是U的非导通时的负载电阻,在U没有导通时,使Q完全截止,减少Q的漏电流。R62,R65是Q的负载电阻,选择合理的阻值,将Q上的发热功率转移到R62,R65上,减少Q的发热量,减小Q的失效率。
[0023]从上述描述可知,本实施例具有以下优点:(I)结构简单可靠,抗干扰能力强,工作温度范围宽,使用寿命长;(2)非导通时静态漏电流小,功耗小;(3)旁路电流大,取决于Q的最大工作电流,可达5A以上;(4)选择合适的负载电阻(R62,R63)的阻值,可以将均压发热功耗转移在电阻上,降低三极管Q的功耗,降低Q的失效率;(5)均压电压可以由R50,R51的阻值可调,最小可到2.0V ;可以适应所有种类的超级电容均压;能够防止超级电容过充而造成过压损坏以至爆裂的问题。
[0024]本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代,但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
[0025]尽管本文较多地使用了电阻R58、电阻R59、电阻R50、电阻R51、电容C28、超级电容C31,三极管Q,稳压装置U,等术语,但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质;把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
【主权项】
1.一种大电流低压低静态电流超级电容均压保护电路,其特征在于,包括:电阻R58、电阻R59、电阻R50、电阻R51、电容C28、超级电容C31,三极管Q,稳压装置U,其中: 所述超级电容C31的正级分别与三级管Q的发射极、电阻R50、电阻R58的一端连接,其负极与稳压装置U的正极相连并通过电阻R62、电阻R65与三级管Q的集电极相连;所述三级管Q的基极通过电阻R59与电阻R58的另一端相连; 所述稳压装置U的负极与所述电阻R58和电阻R59之间的线路相连,其正级分别通过电容C28和电阻R51与稳压装置U的参考电压输入端相连接,所述稳压装置U的参考电压输入端通过电阻R50与超级电容C31的正级相连。2.根据权利要求1所述的一种大电流低压低静态电流超级电容均压保护电路,其特征在于,所述稳压装置U是型号为TLVH431的低电压可调节精密并联稳压器。3.根据权利要求1所述的一种大电流低压低静态电流超级电容均压保护电路,其特征在于,所述三极管Q是PNP功率三极管。4.根据权利要求3所述的一种大电流低压低静态电流超级电容均压保护电路,其特征在于,所述三极管Q是型号为MJD45H11的三极管。5.根据权利要求1所述的一种大电流低压低静态电流超级电容均压保护电路,其特征在于,所述超级电容C31连接在电源输入端Vbat和电源输入端V-之间。
【专利摘要】本发明涉及一种大电流低压低静态电流超级电容均压保护电路。包括:超级电容C31,三极管Q,稳压装置U,其中:超级电容容C31的正级分别与三级管的发射极、电阻R50、电阻R58的一端连接,其负极与稳压装置U的正极相连并通过电阻R62、电阻R65与三级管的集电极相连;三级管的基极通过电阻R59与电阻R58的另一端相连;稳压装置U的负极与电阻R58和电阻R59之间的线路相连,其正级分别通过电容C28和电阻R51与稳压装置U的参考电压输入端相连接,稳压装置U的参考电压输入端通过电阻R50与超级电容C31的正级相连。因此,本发明具有如下优点:结构简单可靠,静态功耗小,端电压低而且可调,设计合理,能够防止超级电容过充而造成过压损坏以至爆裂的问题。
【IPC分类】H02J7/34
【公开号】CN105186662
【申请号】CN201510552978
【发明人】黄誌, 赵吕梁
【申请人】武汉朗德电气有限公司
【公开日】2015年12月23日
【申请日】2015年9月1日...
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