一种基于超级电容的移动电源的制作方法

本发明特别涉及一种基于超级电容的移动电源。

背景技术：

移动电源应用广泛，移动电源一般采用锂离子电池作为储能模块，锂离子电池具有诸多缺点，如容易爆炸，安全性不高，充放电次数不多，使用寿命为300-500次(充电周期)，且一般使用2年后，电池性能会显著下降；因此，需要设计一种新的移动电源。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于超级电容的移动电源，该基于超级电容的移动电源使用寿命长，安全性高。

发明的技术解决方案如下：

一种基于超级电容的移动电源，包括ac-dc转换电路、直流稳压电路、储能电路、放电电路以及mcu单元；

ac-dc转换电路、直流稳压电路、储能电路和放电电路依次连接；放电电路的输出端为放电端口；

直流稳压电路和放电电路均受控于mcu单元；

所述的储能电路为基于超级电容的储能电路。

所述的基于超级电容的移动电源还包括保护电路，所述的保护电路为欠压及过压保护电路和升压保护电路。

移动电源还包括继电器切换电路和蓄电池维护充电电路；继电器切换电路的输入侧接直流稳压电路的输出侧；

继电器切换电路的2个输出端分别接储能电路和蓄电池维护充电电路；

继电器切换电路受控于mcu单元。

移动电源还包括电池仓和dc-dc升压电路；电池仓用于放置外接电池；电池仓的2个供电端子与dc-dc升压电路相连；dc-dc升压电路与超级电容相连。

dc-dc升压电路受控于mcu单元。

直流稳压电路的输出端还设有辅助电源接口。

直流稳压电路的输出端还设有风扇电源接口，风扇电源接口为移动电源内部的散热风扇供电。

储能模块包括多个同向串联的超级电容模组；每一个超级电容模组包括多个同向并联的超级电容；

同向串联是指：对于任2个相邻的超级电容模组的，前一个超级电容模组的负极接后一个超级电容模组的正极；

同向串联的超级电容模组为5-20个；每一个超级电容模组包括2-10个同向并联的超级电容。优选的，同向串联的超级电容模组为11个；每一个超级电容模组包括4个同向并联的超级电容。

同向并联是指并联的电容的正极与正极相连，负极与负极相连。

每一个超级电容模组并联有一个稳压支路，稳压支路由电阻和稳压管串联而成，电阻的阻值为1欧姆，稳压管的型号为mmszs223bt1。每一个超级电容的容值范围为600～850f。

相邻的超级电容模组之间通过插座短接；插座至少具有2个引脚，插座内部的插脚短接。

ac-dc转换电路为交流输入电源处理电路；

移动电源还包括功率因素校正电路、led指示电路、降压电路、电压检测及控制信号输出电路、恒流开关电路；

mcu单元属于主控电路；

直流稳压电路即充电稳压控制电路。

优选的，同向串联的超级电容模组为11个；每一个超级电容模组包括4个同向并联的超级电容。

相邻的超级电容模组之间通过插座短接；插座至少具有2个引脚，插座内部的插脚短接。

相邻的超级电容模组之间通过的2-6个并联的4针插座短接。优选4个4针插座。

超级电容的电容值在+20％，-10％范围内均满足要求。

作为优选，所述的插座为con4p-600a型4引脚插座。

采用交流输入电源处理电路再经降压电路(降压电路为成熟技术)为超级电容充电。

有益效果：

本发明的基于超级电容的移动电源，完全不同于采用锂离子电池的储能模块，采用超级电容安全性高，没有爆炸的风险，且使用寿命长；基于超级电容的移动电源具有以下特点：

(1)充电速度快，充电10秒～10分钟可达到其额定容量的95％以上；

(2)循环使用寿命长，深度充放电循环使用次数可达1～50万次，没有“记忆效应”；

(3)大电流放电能力超强，能量转换效率高，过程损失小，大电流能量循环效率≥90％；

(4)功率密度高，可达300w/kg～5000w/kg，相当于电池的5～10倍；

(5)产品原材料构成、生产、使用、储存以及拆解过程均没有污染，是理想的绿色环保电源；

(6)充放电线路简单，无需充电电池那样的充电电路，安全系数高，长期使用免维护；

(7)超低温特性好，温度范围宽-40℃～+70℃；

(8)检测方便，剩余电量可直接读出；

总而言之，这种移动电源的储能电路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，且安全性高。

这种基于超级电容的移动电源，通过多个超级电容先并联再串联形成超级电容阵列，容量大，可靠性高，且采用多针的插装连接串联的超级电容模组，避免过高的电流损坏电路板。总而言之，这种储能模块易于实施，可靠性高。

功率因数校正电路，采用pfc芯片为核心芯片实现功率因数校正，通过升压(升压到380-400v左右)以及pwm控制实现功率因数的校正，实际应用表明，本发明的功率因数校正电路校正效果好，运行稳定，适合推广实施。

具有这种功率因数校正电路的移动电源，在充电时不会为电网造成污染，具有显著的社会效益。

交流输入电源处理电路，具有电阻投切电路，灵活性好；电阻投切电路中，vcp为继电器供电的电压。rly-control用于继电器控制。继电器用于投切电阻r36，刚通电时，继电器开路，电阻r36抑制浪涌电流，稳定之后，继电器吸合，将电阻r36短路，相当于切除r36。

用于移动电源的led指示电路，采用红绿发光二极管，比单个的单色二极管，占用空间更小，采用mos管，压降低，损耗小，该电路结构简单，工作可靠，易于实施。

欠压及过压保护电路，包含欠压保护及过压保护模块，通过基于运算放大器的比较强，能判断输入电压的是否偏高或偏低，从而输出最终的判断信号a，该电路功能完备，采用成熟的运算放大器和mos管等器件，易于实施，有利于保障移动电源的充电顺利进行。

充电稳压控制电路，采用脉宽调制器，具有基于过压欠压信号a的信号反馈电路，能输出双路pwm信号，易于实施。

这种用于移动电源的降压电路，主电路采用了隔离变压器和主变压器，由pwm信号驱动控制，能保证输出电压的平稳，实现恒压控制，另外，该降压电路的输出侧还接有基于继电器k2的切换电路。因此，这种用于移动电源的降压电路具有降压和切换输出的功能，功能丰富。

电压检测及控制信号输出电路，该电压检测及控制信号输出电路包括反馈信号输出电路，第一电压信号检测电路和第二电压信号检测电路，结构简单，易于实施。其中，运算放大器u22-b和u22-c工作在放大器模式，运算放大器u22-a和u22-d工作在比较器模式，这些电路充分利用了运算放大器的性能，集成度高。

主控电路具有供电电路用于提供稳定的5v供电电压，具有信号检测电路用于检测各路电压是否正常；其中在检测5v供电电压时，还具热敏电阻用于监控设备的温度，为过热保护提供参数和依据；而且，主控芯片集成有flash存储器和多个a/d转换器的ad型flashmcu，集成度高，电路简洁，占用pcb的面积小，该主控电路应用在移动电源中，因为其功能丰富和占用空间小，具有极大优势。

另外，这种移动电源具备应急放电电路，作为汽车启动电源工作；主控电路连接有液晶显示屏，用于显示参数等，直观性好，相比指示灯，其显示的信息更为丰富。

恒流开关电路为基于pwm控制器和变压器的电路，电路紧凑而简洁；另外，由于pwm控制器具有反馈端，因此，能实现精确的恒压/恒流输出。该恒流开关电路能保障输出电压恒定，为储能模块的稳定充电提供保障。

升压保护电路采用外部控制端与升压保护芯片结合实现充电控制，能实现充电的完全可控，安全可靠性高。另外，该升压电路还集成有过流保护电路以及电压比较电路，过流保护电路以及电压比较电路的输出端接升压芯片的反馈端，因此，能保证电路的稳定工作。

总而言之，这种移动电源集成度高，功能丰富，安全性高，易于实施。

附图说明

图1为总体结构框图；

图2为储能模块的电路原理图；

图3为超级电容通过插装连接的示意图。

图4为pfc电路的原理图；

图5为用于移动电源的交流输入电源处理电路的原理图；

图6为移动电源交流输入处理电路的原理图；

图7为led指示电路的原理图；

图8为欠压及过压保护电路的电路原理图；

图9为用于移动电源的充电稳压控制电路的电路原理图；

图10为运算放大器u6-c和u6-d部分原理图。

图11为降压电路原理图；

图12为电压检测及控制信号输出电路的电路原理图；

图13为主控芯片原理图；

图14为供电电路原理图；

图15为信号检测电路原理图；

图16为恒流开关电路的电路原理图；

图17为升压保护电路的电原理框图；

图18为ctl-a、ctl-b和en-19v信号产生电路的原理图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本文发明做更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于一下具体实施例。

除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。

实施例1：

如图2-3，一种基于超级电容的移动电源，包括11个同向串联的超级电容模组；每一个超级电容模组包括4个同向并联的超级电容；

同向串联是指：对于任2个相邻的超级电容模组的，前一个超级电容模组的负极接后一个超级电容模组的正极；

同向并联是指并联的电容的正极与正极相连，负极与负极相连。

每一个电容的容值范围为600～850f。也可以写成720f+/-15％，优先值为720f。

每一个超级电容模组并联有一个稳压支路，稳压支路由电阻和稳压管串联而成。

电阻的阻值为1欧姆，稳压管的型号为mmszs223bt1。

每相邻的超级电容模组之间通过的4个并联的4针插座短接。插座内部的插脚短接。

一种基于超级电容的移动电源，包括前述的储能模块。

储能模块连接有应急放电电路，用于为汽车提供启动电流。

储能模块通过充电电路与电源接口相连；所述的电源接口为市电接口或干电池供电接口中的至少一种。

如图4-5，一种用于移动电源的交流输入电源处理电路包括市电接口、单相整流桥和电阻投切电路；

市电接口包括l端和n端；市电接口接单相整流桥的交流侧；单相整流桥的直流侧的第一端(正输出端)通过电阻投切电路接交流输入电源处理电路输出端(对应标号为400v)；单相整流桥的直流侧的第二端接地；

所述的电阻投切电路为基于继电器的电阻投切电路。

所述的电阻投切电路包括电阻r36、继电器k1和npn型的三极管q1；

继电器k1包括一个线圈和一个常开开关；

该线圈的第一端接直流电源vcp；该线圈的另一端接三极管q1的c极；三极管q1的b极经电阻r11接控制端rly-control，该控制端来自mcu；三极管q1的e极接地；三极管q1的b极和e极之前跨接有电阻r14；

该常开开关与电阻r36并联；

电阻r36的第一端接单相整流桥的直流侧的第一端；电阻r36的第二端经二极管d9接交流输入电源处理电路输出端。

电阻r36的第二端与二极管d9之间依次串接有电感l1和l4。

单相整流桥的直流侧的第二端经测量电阻r1接地。

市电接口的l端和n端之间接有压敏电阻支路；压敏电阻支路由压敏电阻rv6和rv1串联而成。

单相整流桥的交流侧并联有压敏电阻rv7。

市电接口的l端依次经电感l9和l8接单相整流桥。

单相整流桥采用gbj25m器件。

所述的用于移动电源的交流输入电源处理电路还包括mosfet驱动电路；

mosfet驱动电路包括mosfet驱动器、mos管q3以及三极管q5；mos管为n沟道mos管，三极管为pnp型三极管；

mosfet驱动器的输入端经电阻r7接pwm信号输出端pfc-drive；pwm信号输出端pfc-drive来自pfc电路；

mosfet驱动器的输出端经电阻r21接mos管q3的g极；mos管q3的d极接二极管d9的正极；mos管q3的s极接地；mos管q3的g极和s极之间跨接有电阻r12；

mos管q3的g极和s极分别接三极管q5的e极和c极；三极管q5的b极接mosfet驱动器的输出端。所述的mosfet驱动电路为并联的2个，第2个包括q2和q4；作为冗余设计。

mos管q3采用ipa60r099c6；三极管q5采用fsb749；所述的mosfet驱动器为ixdn604sia芯片(4安培双低侧超快mosfet驱动器)。

移动电源上设有用于连接市电的市电接口；市电接口的l端(火线端)通过电感l9以及l8接二极管d53的正极；市电接口的l端(零线端)通过电感l8接二极管d1的正极；二极管d53的负极与d1的负极相连，二极管d53的负极即为全波整流电压输入端rect-ac。

gbj25m器件的4脚经测量电阻r1接地，gbj25m器件的4脚即电流检测信号端pfc-cs。

测量电阻r1的阻值为0.04欧姆。

vcp为恒定的直流电压，大于2.5v,一般为2.5-12v之间。

如图5-6，如图1-2，一种功率因数校正电路，包括pfc芯片，所述的pfc芯片为功率因数校正芯片；

功率因数校正电路的输入端包括全波整流电压输入端rect-ac和电流检测信号端pfc-cs；

功率因数校正电路的输出端包括pwm信号输出端pfc-drive。

所述的pfc芯片采用l4981芯片；

全波整流电压输入端rect-ac经依次串联的电阻rd和r70接地；电阻rd和r70的连接点接l4981芯片的vrms端；rd由r104，r52和r53串联而成。

电流检测信号端pfc-cs经电阻r72接l4981芯片的i-pk端；

电流检测信号端pfc-cs经电阻r73接l4981芯片的mi-out端；

l4981芯片的gate端为pwm信号输出端pfc-drive。

移动电源上设有用于连接市电的市电接口；市电接口的l端(火线端)通过电感l9以及l8接二极管d53的正极；市电接口的l端(零线端)通过电感l8接二极管d1的正极；二极管d53的负极与d1的负极相连，二极管d53的负极即为全波整流电压输入端rect-ac。

市电接口与单相整流桥相连。

单相整流桥采用gbj25m器件。

gbj25m器件的4脚经测量电阻r1接地，gbj25m器件的4脚即电流检测信号端pfc-cs。

测量电阻r1的阻值为0.04欧姆。

pwm信号输出端pfc-drive接mosfet驱动器；pwm信号输出端pfc-drive通过mosfet驱动器驱动mos管q2和q3以及三极管q4和q5。

所述的mosfet驱动器为ixdn604sia芯片，具体为4安培双低侧超快mosfet驱动器。

mos管q2和q3采用ipa60r099c6；三极管q4和q5采用fsb749。

vcp为恒定的直流电压，大于2.5v,一般为2.5-12v之间。

一种用于移动电源的交流输入电源处理电路包括市电接口、单相整流桥和电阻投切电路；

市电接口包括l端和n端；市电接口接单相整流桥的交流侧；单相整流桥的直流侧的第一端(正输出端)通过电阻投切电路接交流输入电源处理电路输出端(对应标号为400v)；单相整流桥的直流侧的第二端接地；

所述的电阻投切电路为基于继电器的电阻投切电路。

所述的电阻投切电路包括电阻r36、继电器k1和npn型的三极管q1；

继电器k1包括一个线圈和一个常开开关；

该线圈的第一端接直流电源vcp；该线圈的另一端接三极管q1的c极；三极管q1的b极经电阻r11接控制端rly-control，该控制端来自mcu；三极管q1的e极接地；三极管q1的b极和e极之前跨接有电阻r14；

该常开开关与电阻r36并联；

电阻r36的第一端接单相整流桥的直流侧的第一端；电阻r36的第二端经二极管d9接交流输入电源处理电路输出端。

电阻r36的第二端与二极管d9之间依次串接有电感l1和l4。

单相整流桥的直流侧的第二端经测量电阻r1接地。

市电接口的l端和n端之间接有压敏电阻支路；压敏电阻支路由压敏电阻rv6和rv1串联而成。

单相整流桥的交流侧并联有压敏电阻rv7。

所述的用于移动电源的交流输入电源处理电路还包括mosfet驱动电路；

mosfet驱动电路包括mosfet驱动器、mos管q3以及三极管q5；mos管为n沟道mos管，三极管为pnp型三极管；

mosfet驱动器的输入端经电阻r7接pwm信号输出端pfc-drive；pwm信号输出端pfc-drive来自pfc电路；

mosfet驱动器的输出端经电阻r21接mos管q3的g极；mos管q3的d极接二极管d9的正极；mos管q3的s极接地；mos管q3的g极和s极之间跨接有电阻r12；

mos管q3的g极和s极分别接三极管q5的e极和c极；三极管q5的b极接mosfet驱动器的输出端。所述的mosfet驱动电路为并联的2个，第2个包括q2和q4；作为冗余设计。

如图7，一种用于移动电源的led指示电路，包括交流输入指示电路；

交流输入指示电路包括发光二极管d24和n沟道的mos管q9；发光二极管d24为红绿发光二极管，包括一个红管和一个绿管；

发光二极管d24的红管和绿管的正极均接直流电源端vcc-sec；

发光二极管d24的绿管的负极经电阻r32接交流信号端ac-ok；

发光二极管d24的红管的负极经电阻r137接mos管q9的d极；mos管q9的s极经二极管d8接地；mos管q9的g极经二极管d30接交流信号端ac-ok；

直流电源端vcc-sec依次经串联的电阻r162和r163接mos管q9的s极；电阻r162和r163的连接点接mos管q9的g极；电阻r162和r163组成分压支路。

mos管q9为2n7002k器件。

电阻r162和r163的阻值均为10k欧姆。

二极管d8为bav99器件。

电阻r137和r32的阻值均为3k欧姆。

所述的用于移动电源的led指示电路还包括电池指示电路；

所述的电池指示电路包括发光二极管d40和n沟道的mos管q6和q7；发光二极管d40为红绿发光二极管，包括一个红管和一个绿管；

发光二极管d40的红管和绿管的正极均接直流电源端vcc-sec；

发光二极管d40的绿管的负极经电阻r139接mos管q7的d极；mos管q7的s极经二极管d8接地；mos管q7的g极经电阻r161接mos管q7的s极；mos管q7的g极还经电阻r160接信号端led-batg；

发光二极管d40的红管的负极经电阻r165接mos管q6的d极；mos管q6的s极经二极管d8接地；mos管q6的g极经电阻r22接mos管q6的s极；mos管q6的g极还经电阻r6接信号端led-batr。

电阻r160和r161的阻值均为10k欧姆。

电阻r6和r22的阻值均为10k欧姆。

电阻r139和r165的阻值均为3k欧姆。

mos管q6和r7均为2n7002k器件。

另外，led指示电路还包括控制信号指示电路；控制信号指示电路包括发光二极管d12和n沟道的mos管q13和q15；发光二极管d12为红绿发光二极管，包括一个红管和一个绿管；

发光二极管d12的红管和绿管的正极均接直流电源端vcc-sec；

发光二极管d12的绿管的负极经电阻r81接mos管q15的d极；mos管q7的s极经二极管d8接地；mos管q15的g极经电阻r80接mos管q15的s极；mos管q15的g极还经电阻r73接信号端ctl-sng；

发光二极管d12的红管的负极经电阻r82接mos管q13的d极；mos管q13的s极经二极管d8接地；mos管q13的g极经电阻r84接mos管q13的s极；mos管q13的g极还经电阻r83接信号端ctl-snr。

工作过程说明：

vcc-sec为12.5v。

mos管一般2v-3v导通。实际应用时，g极电压会给到5v；

ac_ok高电平(正常)，第二个灯(绿)亮，不正常，第一个灯亮。

3-4灯用于指示给基于超级电容的储能电路充电的状态，led-batg高电平时，第3个灯亮，led-batr高电平时，第4个灯亮；

5-6灯用于指示给铅酸电池充电的状态，ctl_sng高电平时，第5个灯亮，ctl_snr高电平时，第6个灯亮。

以上第几个灯是指图中从左到右第几个灯。

如图8，一种欠压及过压保护电路,包括欠压保护电路模块和过压保护电路模块；

所述的欠压保护电路模块和过压保护电路模块均为基于运算放大器的电路模块；

欠压及过压保护电路的输入信号来自电压信号端rect-ac；

欠压保护电路模块和过压保护电路模块均输出电平信号，欠压保护电路模块和过压保护电路模块的输出端为a。

欠压保护电路模块包括运算放大器u17-b、u17-c和n沟道的mos管q12；

(1)运算放大器u17-b部分

电压信号端rect-ac经依次串联的电阻r96、r106以及r107接地；电阻r108与r107并联；电阻r106与r107的连接点经电阻r116接运算放大器u17-b的反相相输入端；

2.5v参考电压2.5vref经依次串联的电阻r117以及r118接地；电阻r117与r118的连接点接运算放大器u17-b的同相输入端；

运算放大器u17-b的同相输入端经依次串联的r119和二极管d44接运算放大器u17-b的输出端；

电阻r106与r107的连接点接二极管d45的正极；二极管d45的负极即vcp端经电阻r63接运算放大器u17-b的输出端；

运算放大器u17-b的输出端接mos管q12的g极；mos管q12的d极经电阻r148接vcp端；mos管q12的s极接地；

(2)运算放大器u17-c部分

mos管q12的d极接二极管d46的公共负极；二极管d46具有2个共负极的二极管单体；二极管d46的第一二极管单体的正极接运算放大器u17-c的同相输入端；运算放大器u17-c的同相输入端经电阻r133接vcp端；

vcp端经依次串联的电阻r149和r150接地；电阻r149和r150的连接点接运算放大器u17-c的反相输入端；运算放大器u17-c的输出端经电阻r151接二极管d47的正极；二极管d47的负极接运算放大器u17-c的同相输入端；

运算放大器u17-c的输出端接二极管d55的负极；二极管d55的正极经电阻r110接vcp端；二极管d55的正极即为欠压及过压保护电路的输出端a。

过压保护电路模块包括运算放大器u17-a；

运算放大器u17-a的同相输入端经电阻r61接2.5v参考电压2.5vref；运算放大器u17-a的反相输入端经电阻r120接运算放大器u17-b的反相输入端；运算放大器u17-a的输出端接mos管q12的d极；运算放大器u17-a的同相输入端经电阻r62接二极管d46的第2个二极管单体的正极。

所述的欠压及过压保护电路还包括nmos管q15；nmos管q15的g极接运算放大器u17-c的输出端；nmos管q15的d极经电阻r122接vcp端；nmos管q15的s极接地。

所述的欠压及过压保护电路还包括运算放大器u17-d、u16-a和u16-b；

(1)运算放大器u17-d部分

运算放大器u17-d的同相输入端经电阻r172接5.1v参考电压5.1vref；

电压信号端rect-ac经依次串联的电阻r184、r68、r67、r65、r66和r174接地；r66和r174的连接点接运算放大器u17-d的反相输入端；电阻r65和r66的连接点接二极管d49的正极；二极管d49的负极接运算放大器u17-c的输出端；运算放大器u17-d的输出端经电阻r176接5.1v参考电压5.1vref；

(2)运算放大器u17-b部分

运算放大器u17-d的输出端接运算放大器u17-b的反相输入端；

5.1v参考电压5.1vref经依次串联的电阻r238和r239接地；电阻r238和r239的连接点接运算放大器u17-b的同相输入端；运算放大器u17-b的输出端经电阻r121接vcp端；

(3)运算放大器u17-a部分

运算放大器u17-a的同相输入端接运算放大器u17-b的输出端；

运算放大器u17-a的反相输出端经电阻r105接5.1v参考电压5.1vref；

运算放大器u17-a的输出端接欠压及过压保护电路的输出端a。

运算放大器u17-b的输出端接二极管d54的正极；二极管d54的负极为继电器控制端rly-control，用于电源输入电路中控制继电器线圈的通电与否；

运算放大器u17-a、u17-b、u17-c和u17-d采用lm239adr器件。

运算放大器u16-a和u16-b采用lm293ad器件。

mos管q12和q15均采用2n7002k器件。

二极管d46采用bat54cw器件。

本电路工作过程分析：

运放u17-b的6脚接输入端电压；

(1)欠压保护

运放u17-b的7脚经电阻r117接参考电压2.5vref；

若运放u17-b的6脚的电压低于7脚电压；则运放u17-b的输出端(1脚)输出高电平；

mos管q12导通；mos管q12的d极输出低电平；在u17-a的输出端的电平被拉低；d47的负极低电平；运放u17-c的输出端(14脚)输出低电平；二极管d55导通，则a输出低电平。

(2)过压保护

运放u17-b的6脚的电压与u17-a的4脚的电压相同；

若u17-a的4脚(u17-a的反相输入端)的电压高于u17-a的5脚的电压(u17-a的同相输入端，该端经电阻r61接参考电压2.5vref)；则u17-a的2脚(u17-a的输出端)输出低电平；d47的负极低电平；运放u17-c的输出端(14脚)输出低电平；二极管d55导通，则a输出低电平。

(3)u17-d，u16-b，u16-a的作用以及工作原理分析。

u17-d的11脚(同相输入端)接参考电压5.1vref；u17-d的10脚(反相输入端)由rect-ac分压得到；

(a)若分压电压低于参考电压5.1vref，u17-d的13脚(输出端)输出高电平；在u16-b输出低电平，u16a输出低电平；即a为低电平；

(b)若分压电压高于参考电压5.1vref，u17-d的13脚(输出端)输出低电平；在u16-b输出高电平，u16a输出高电平；即a为高电平(若不考虑二极管d55的影响)。

如图9-10，一种用于移动电源的充电稳压控制电路，包括脉宽调制器、电压信号端48vovp和反馈信号端48vfeed；电压信号端48vovp作为脉宽调制器的输入信号；与脉宽调制器相连的输出信号端driver-a-48v和driver-b-48v作为充电稳压控制电路的输出信号。

所述的脉宽调制器采用uc2525b器件。

电压信号端48vovp经电阻r140接脉宽调制器的inv端，脉宽调制器的inv端还接反馈信号端48vfeed；脉宽调制器的inv端通过电阻r197接地。

所述的用于移动电源的充电稳压控制电路还包括运算放大器u6-a、u6-b、u6-c和u6-d以及npn型的三极管q105；

(1)运算放大器u6-d电路部分；

直流电源端vcc-sec(大约为12v)经依次串联的电阻r314和r315接地；运算放大器u6-d的同相输入端接电阻r314和r315的连接点；

运算放大器u6-d的反相输入端接欠压过压信号a；

运算放大器u6-d的输出端经电阻r316接直流电源端vcc-sec；运算放大器u6-d的输出端与同相输入端之间跨接有电阻r320；

(2)运算放大器u6-c电路部分；

运算放大器u6-c的同相输入端通过电阻r317接运算放大器u6-d的输出端；

直流电源端vcc-sec(大约为12v)经依次串联的电阻r318和r319接地；运算放大器u6-c的反相输入端接电阻r318和r319的连接点；

运算放大器u6-c的输出端经电阻r214接直流电源端vcc-sec；

(3)运算放大器u6-b电路部分；

运算放大器u6-b的反相输入端接运算放大器u6-c的输出端；

直流电源端vcc-sec(大约为12v)经依次串联的电阻r223和r221接地；运算放大器u6-b的同相输入端接电阻r223和r221的连接点；运算放大器u6-b的输出端接运算放大器u6-a的同相输入端；

(4)运算放大器u6-a电路部分；

直流电源端vcc-sec(大约为12v)经电阻r35接运算放大器u6-a的同相输入端；

5v参考电压端5vref(大约为5v)经依次串联的电阻r213和r212接地；运算放大器u6-a的反相输入端接电阻r213和r212的连接点；运算放大器u6-a的输出端经电阻r209接5v参考电压端5vref；

运算放大器u6-a的输出端接二极管d20的正极；二极管d20的负极经电阻r207接地；

二极管d20的负极接三极管q105的b极；三极管q105的c极接5v参考电压端5vref；三极管q105的e极经电阻r198接反馈信号端48vfeed。

脉宽调制器的output_a端经电阻r138接输出信号端driver-a-48v；脉宽调制器的output_b端经电阻r233接输出信号端driver-b-48v。

脉宽调制器的ni端经电阻r194接2.5v参考电压2v5refs。

脉宽调制器的sd端经电阻r34接运算放大器u6-a的同相输入端。

运算放大器u6-a、u6-b、u6-c和u6-d采用lm239adr器件。

三极管q105采用mmbt4401lt1器件。

电压信号端48vovp为48v直流电压。

二极管d20采用bat54ht1器件。

本电路输出双路pwm信号到外部电路(如通过驱动器控制变压器等，非本专利要求保护的内容)中，从而实现稳压控制。

工作过程说明：

情况1：欠压过压信号a为低电平有效(即欠压和过压发生时，a的状态为低电平)；

a为低电平时，运算放大器u6-d的同相输入端为4v左右，运算放大器u6-d输出高电平，且高于u6-c的反相输入端的电压；因此，在u6-c输出高电平；

由于u6-b的同相输入端的电压低于反相输入端的电压，则u6-b输出低电平；从而进一步导致u6-a输出低电平；三极管q105不导通，48vfeed的电压信号端48vovp上的电压在r197上的分压值，即为u*r197/(r197+r140),u为电压信号端48vovp的电压。

情况2：相反的，如a为高电平，则三极管q105导通，5v_ref电源会有一部分额外的电流经电阻r198加在电阻r197上，电压信号端48vfeed上的电压会升高(比情况1时的电压要高)；实现输入对输出的控制。

如图11，一种用于移动电源的降压电路，包括依次连接的降压电路输入端、隔离变压器t5、主变压器t1和降压电路输出端；

降压电路输入端为pwm端driver-a-48v和driver-b-48v；

降压电路输出端为端子48vovp。

降压电路输入端通过驱动器接隔离变压器t5的原边；

隔离变压器t5的副边经基于nmos管的q31和q32的驱动电路接主变压器t1的原边；主变压器t1的副边的第一端经二极管d71接端子48vovp；主变压器t1的副边的第二端经电感l3接sl-gnd端。

所述的驱动器为u20，采用ixdn604sia器件；

隔离变压器t5原边的第一端经二极管d27接电压端vcc-sec，vcc-sec为12.5v。

pwm端driver-a-48v和driver-b-48v分别通过电阻r103和r109接驱动器的2和4脚；驱动器的7脚接隔离变压器t5原边的第二端；驱动器的7脚还经二极管d33接sgnd端；驱动器的5脚经电容c56接隔离变压器t5原边的第一端。

隔离变压器t5具有2个副边线圈：第一副边线圈和第二副边线圈；

第一副边线圈的第一端经电阻r16接二极管d50的负极；二极管d50的正极接nmos管q32的g极；nmos管q32的g极经电阻r141接第一副边线圈的第二端；nmos管q32的g极还经电阻r159接第一副边线圈的第一端；nmos管q32的s极接主变压器t1的原边第一端以及第一副边线圈的第二端；nmos管q32的d极接400v端；

第二副边线圈的第一端接二极管d51的负极；二极管d51的正极经电阻r17接nmos管q31的g极；第二副边线圈的第二端接agnd端，agnd为模拟地，dgnd为数字地，两个地最终短接在一起。nmos管q31的g极与s极之间跨接有电阻r142；nmos管q31的g极与第二副边线圈的第一端之间接有电阻r20。

主变压器t1的副边第一端经串联的电容c48和电阻r126接48vovp端；

48vovp端与sl-gnd端之间接有电阻r147；电容c53和c9均与电阻r147并联。

48vovp端通过串联的电阻r127和电容c52接sl-gnd端。

sl-gnd端通过并联的电阻r227和r226接sgnd端。

所述的用于移动电源的降压电路还包括基于继电器的切换电路；基于继电器的切换电路包括继电器k2和npn型的三极管q8；继电器k2具有一个线圈和二组触点开关。

继电器k2具有8个引脚；且引脚1和2连接线圈的两端；引脚4,5,6分别连接第一组触点开关的公共端和2个切换端；引脚3,7,8分别连接第二组触点开关的公共端和2个切换端；

继电器k2的引脚3和4均接48vovp端；继电器k2的5脚和6脚分别接vout-sn端和bat+端；一路用于给超级电容充电，一路用于修复蓄电池。vout-sn去往铅酸电池，bat+去往超级电容。

继电器k2的7脚和8脚分别接继电器k2的5脚和6脚；

继电器k2的1端接三极管q8的c极；三极管q8的e极接sgnd端；三极管q8的b极经电阻r35接sgnd端；三极管q8的b极还经电阻r34接继电器控制端ctl-out；ctl-out来自mcu。

继电器k2的2端接电压端vcc-sec。

如图12，一种电压检测及控制信号输出电路,包括反馈信号输出电路；

反馈信号输出电路包括运算放大器u22-b和u22-c；

反馈信号输出电路的输入端为数字地端sgnd和sl-gnd端；sl-gnd端通过并联的电阻r227和r226接sgnd端。r227和r226均为0.01欧姆，参见图2；

反馈信号输出电路的输出端为i-charge端和反馈端48vfeed。

sgnd端经并联的电阻r246和r245接运算放大器u22-b的同相输入端；sl-gnd端经电阻r244接运算放大器u22-b的反相输入端；

i-charge端接放大器u22-b的输出端；放大器u22-b的输出端与反相输入端之间跨接有电阻r247；

i-charge端经电阻r249接运算放大器u22-c的同相输入端；

2.5v参考电压端2v5refs经电阻r248接运算放大器u22-c的反相输入端；运算放大器u22-c的输出端与反相输入端之间跨接有电阻r250；运算放大器u22-c的输出端接二极管d29的正极，二极管d29的负极接反馈端48vfeed。

图12中还包括vsn-2端，vsn-2端经电阻r1接运算放大器u22-c的反相输入端；vsn-2端通过单片机控制充电电流，一般是高低电平。

电阻r244，r245，r246和r247的电阻值分别为1k、47k、1k和47k欧姆。

电阻r248、r249和r250的电阻值分别为4.7k、4.7k和150k欧姆。

所述的电压检测及控制信号输出电路还包括第一电压信号检测电路；

所述的第一电压信号检测电路包括运算放大器u22-a；第一电压信号检测电路的输入端为48vovp端；第一电压信号检测电路的输出端为sd_l_48v端。

2.5v参考电压端2v5refs经电阻r45接运算放大器u22-a的反相输入端；48vovp端经依次串联的电阻r46和r47接sgnd端；电阻r46和r47的连接点接运算放大器u22-a的同相输入端；

运算放大器u22-a的同相输入端通过电阻r48接二极管d32的正极，二极管d32的负极接运算放大器u22-a的输出端；运算放大器u22-a的输出端接二极管d37的负极；二极管d37的正极接sd_l_48v端。

电阻r45～r48的电阻值分别为2k、180k、10k和100k欧姆。

所述的电压检测及控制信号输出电路还包括和第二电压信号检测电路；

所述的第二电压信号检测电路包括运算放大器u22-d；第二电压信号检测电路的输入端为icharge端；第二电压信号检测电路的输出端为sd_l-48v端。

icharge端接二极管d28的正极，二极管d28的负极经依次串接的电阻r41和r43接sgnd端；电阻r41和r43的连接点接运算放大器u22-d的反相输入端；

2.5v参考电压端2v5refs经电阻r40接运算放大器u22-d的同相输入端；

管d36具有2个共负极的二极管单元；

运算放大器u22-d的同相输入端经电阻r44接二极管d36的第一二极管单元的正极，二极管d36的公共负极接运算放大器u22-d的输出端；

二极管d36的第二二极管单元的正极接sd_l-48v端。

一种移动电源，采用前述的电压检测及控制信号输出电路。

运算放大器u22-b和u22-c的正电源端接vcc-sec端(约12v)，运算放大器u22-b和u22-c的负电源端接sgnd端。

反馈信号48vfeed输出到pwm模块作为该模块的反馈信号。

如图13-15，主控电路，包括主控芯片、供电电路以及信号检测电路；

所述的主控芯片采用集成有flash存储器和多个a/d转换器的ad型flashmcu；

供电电路用于为主控芯片提供5v电压；

信号检测电路用于检测多个输入信号，并输出电压信号到主控芯片的多个a/d转换端口。

所述的ad型flashmcu为sc8f2713芯片。

供电电路中具有稳压芯片；稳压芯片采用me6119a5.0pg器件；me6119a5.0pg器件的输入端接12v电压。

信号检测电路检测的输入信号包括电池正端电压信号bat+和铅酸电池供电电压信号vout-sn；

电池正端电压信号bat+经依次串联的电阻r6和r16接地；电阻r6和r16的连接端v01接主控芯片的一个adc信号输入端；电阻r6和r16分别为200k和100k欧姆。

铅酸电池供电电压信号vout-sn经依次串联的电阻r8和r9接地；电阻r8和r9的连接端v02接主控芯片的一个adc信号输入端，铅酸电池供电电压信号vout-sn用于移动电源对汽车的铅酸电池(蓄电池)进行修复，电阻r8和r9均为100k欧姆。

信号检测电路检测的输入信号包括vbout+信号和48vovp信号；

vbout+信号经依次串联的电阻r4和r5接地；电阻r4和r5的连接端v03接主控芯片的一个adc信号输入端；电阻r4和r5分别为200k和100k欧姆。vbout+是指汽车电池12v正端，经r4，r5分压后得取样电压送至mcuv03接口。

48vovp信号经依次串联的电阻r10和r11接地；电阻r10和r11的连接端v04接主控芯片的一个adc信号输入端，铅酸电池供电电压信号vout-sn用于移动电源对汽车的铅酸电池(蓄电池)进行修复，电阻r8和r9均为100k欧姆。48vovp信号由市电经升压电路再进变压器处理得到，正常时为48v。

信号检测电路检测包括5v-vdd电压检测电路；5v-vdd电压为供电电路的输出电压；

5v-vdd电压检测电路中，5v-vdd端经依次串联的热敏电阻rt3和电阻r12接地；热敏电阻rt3和电阻r12的连接端v05接主控芯片的一个adc信号输入端；热敏电阻rt3和电阻r12均为10k欧姆。

如图16，一种恒流开关电路，包括pwm控制器u4和变压器t11；

pwm控制器u4的输入端接直流输入电压(对应图中标号为400v)；直流输入电压为300v～450v之间；

变压器t11具有2个原边绕组和一个副边绕组；

恒流开关电路的输出端vcc-sec接与变压器t11的副边绕组连接的输出侧电路；

所述的输出侧电路还输出反馈信号7575-2到pwm控制器。

所述的pwm控制器u4采用ld7575芯片。

直流输入电压为400v；直流输入电压端(对应图中标号为400v)经依次串联的电阻r114、r8和r10接u4的hv端；反馈信号7575-2接u4的comp端。[电阻r114、r8和r10分别为10、100k和10k]

电阻r114和r8的连接端接变压器t11的第一原边绕组的第一端(即2脚)；变压器t11的第一原边绕组的第二端(即1脚)接nmos管q54的d极；nmos管q54的g极经二极管d2接pwm控制器u4的drv端；二极管d2并联有一个电阻r78；nmos管q54的s极经电阻r76接地；nmos管q54的s极还经电阻r79接u4的cs端；

nmos管q54的g极和s极之间跨接有电阻r77(阻值为10k欧姆)；

变压器t11的第二原边绕组的第一端经二极管d4接电压端vcp；二极管d4的负极接电压端vcp；变压器t11的第二原边绕组的第二端接地；

变压器t11的副边绕组的第一端接二极管d3的正极，二极管d3的负极经电阻r88接变压器t11的副边绕组的第二端；变压器t11的副边绕组的第二端接地；

二极管d3的负极接二极管d15的正极，二极管d15的负极接输出端vcc-sec；二极管d15的正极为vcc3端；

vcc3端经依次串联的电阻r99和r100接地；

vcc3端经电阻r90接光耦u2-b的发光二极管的正极；光耦u2-b的发光二极管的负极接稳

压器u10的负极；稳压器u10的正极接地；光耦u2-b的发光二极管并联有电阻r98；光耦u2-b的光敏三极管的c极接反馈信号7575-2；光耦u2-b的光敏三极管的e极接地；

稳压器u10的稳压输出端接电阻r99和r100的连接点；

变压器t11的第一原边绕组的第二端、第二原边绕组的第一端以及副边绕组的第一端互为同名端。

变压器t11的第一原边绕组的第二端接二极管d25的正极；二极管d25的负极经并联的电阻r13和r33接变压器t11的第一原边绕组的第一端；vcp端与地之间还接有电容c11。

光耦u2-b采用pc817c器件。

nmos管q54采用stp6nk90z器件。

如图17-18，一种升压保护电路，包括升压保护芯片u9；升压保护电路具有控制端ctl-b；升压保护芯片u9为fp5139芯片；

升压保护电路由vbout+端供电；vbout+为汽车电池电压输出端；vbout+为12v；

升压保护电路通过bat+端为储能模块充电。

vbout+端接pmos管q16的s极；pmos管q16的d极经电感l2接二极管d20的正极；二极管d20的负极经热敏电阻rt4接bat+端；pmos管q16的g极经电阻r56接ctl-b端；pmos管q16的g极和s极之间跨接有电阻r41；

升压保护芯片u9的fb端经电阻r37接bat+端；升压保护芯片u9的fb端还经电阻r39接地；

升压保护芯片u9的gate端经电阻r61接npn型三极管q19的b极和pnp型三极管q20的b极；q19的e极和q20的c极短接；q19的c极接12v电源；

q19的e极经电阻r43接nmos管q10的g极，q10的d极接二极管d20的正极；q10的s极和q20的e极均接地；电阻r43并联有二极管d21。

升压保护电路还具有控制端ctl-a；

ctl-a经电阻r58接pmos管q14的g极；pmos管q14的g极与二极管d20的负极之间接有电阻r40；pmos管q14的s极接二极管d20的负极；pmos管q14的d极接bat+端。

所述的升压保护电路还包括过流保护电路；过流保护电路包括运算放大器u1-a；运算放大器u1-a的电源正端和电源负端分别接12v电源和地；

q10的s极经并联的电阻r44和r42接sgnd+端；sgnd+端与bat+端接有电容c10(sgnd+端与bat+端分别接储能模块的2个输入端，即升压模块通过sgnd+端与bat+端为储能模块充电)；sgnd+端经电阻r45接运算放大器u1-a的同相输入端；运算放大器u1-a的反相输入端经电阻r47接地；运算放大器u1-a的同相输入端和反相输入端之间跨接有电阻r18；运算放大器u1-a的反相输入端与输出端之间跨接有电阻r15；运算放大器u1-a的输出端经二极管d22接u9的fb端。

升压保护电路还包括电压比较电路；电压比较电路包括运算放大器u1-b；

ubout+端经依次串接的电阻r49和r51接地；电阻r49和r51的连接点经电阻r46接运算放大器u1-b的反相输入端；运算放大器u1-b的同相输入端经电阻r48接2.5v参考电压端2v5ref；运算放大器u1-b的反相输入端和输出端之间跨接有电阻r50；运算放大器u1-b的输出端经二极管d31接u9的fb端。

运算放大器u1-a和u1-b均采用lm258adr器件。

所述的升压保护电路还包括ctl-b和en-19v信号产生电路；

ctl-b和en-19v信号产生电路包括nmos管q11和q18；ctl-chg端经依次串联的电阻r63和r64接地；q11的g极和q18的g极均接电阻r63和r64的连接点；q11的s极和q18的s极均接地；q11的d极和q18的d极分别接en-19v和ctl-b端，en-19v经电阻r57接u9的ctl端。ctl-chg端为mcu的io端口。

升压保护电路还包括ctl-a信号产生电路；

ctl-a信号产生电路包括nmos管q17；ctl-chgbat端经依次串联的电阻r25和r31接地；q17的g极接电阻r25和r31的连接点；q18的s极接地；q18的d极接ctl-a端。ctl-chgbat端为mcu的io端口。