一种超级电容器充电电路及其充电方法与流程

专利2025-05-23  18


本发明涉及电子电路,尤其涉及一种超级电容器充电电路及其充电方法。


背景技术:

1、超级电容器是一种高性能电容器,具有快速充放电、长寿命、高效率等优点。现有的超级电容器在充电过程中不能有效控制充电电流,充电电流得不到有效控制在合适的范围内,过大的电流会对超级电容器造成损伤,且现有的超级电容器不能避免反向充电,反向充电会对超级电容器造成损伤。


技术实现思路

1、本发明提供了一种超级电容器充电电路及其充电方法,用于解决现有的超级电容器在充电过程中不能有效控制充电电流和不能避免反向充电的技术问题。

2、有鉴于此,本发明第一方面提供了一种超级电容器充电电路,包括开关电源电路和超级电容器;

3、所述开关电源电路为采用反激拓扑结构的pnp型开关电源电路,所述pnp型开关电源电路的变压器原边和副边共地;

4、所述开关电源电路与所述超级电容器连接;

5、所述开关电源电路用于在所述超级电容器充电开始时,为所述超级电容器提供恒定电流,使得所述超级电容器的电压线性增加,在所述超级电容器充电到目标电压后,控制所述超级电容器的电压保持恒定,在所述超级电容器充满电后,停止为所述超级电容器充电。

6、可选地,所述超级电容器包括若干个串联的储能电容和若干个混合储能器,每个所述储能电容上并联一个所述混合储能器。

7、可选地,所述混合储能器的厚度为2mm。

8、可选地,所述混合储能器的能量密度为15ws/g。

9、可选地,所述混合储能器具有1~8个电容器单体。

10、可选地,所述电容器单体的容值为5~100f。

11、可选地,所述变压器的原副线圈匝数比可调。

12、可选地,所述pnp型开关电源电路包括开关管、旁路电容、所述变压器、整流二极管和输出滤波电容;

13、所述旁路电容一端与所述变压器的原边连接,所述旁路电容的另一端接地;

14、所述开关管的漏极与所述变压器的原边连接,所述开关管的源极接地,所述开关管的栅极悬空;

15、所述整流二极管的阳极与所述变压器的副边连接,所述整流二极管的阴极与所述输出滤波电容的一端连接,所述输出滤波电容的另一端与所述变压器的副边共地。

16、可选地,还包括第一接地电阻和第二接地电阻;

17、所述第一接地电阻的一端与所述超级电容器的正极连接端连接,所述第一接地电阻的另一端与所述第二电阻的一端连接,所述第二电阻的另一端接地;

18、所述第二电阻的一端与所述开关管的接地端连接。

19、本发明第二方面提供了第一方面任一种所述的超级电容器充电电路的充电方法,包括:

20、所述开关电源电路实时检测是否有输入电压输入;

21、所述开关电源电路在检测到有输入电压输入时导通,为所述超级电容器充电;

22、所述开关电源电路在所述超级电容器充电开始时,为所述超级电容器提供恒定电流,使得所述超级电容器的电压线性增加;

23、所述开关电源电路在所述超级电容器充电到目标电压后,控制所述超级电容器的电压保持恒定;

24、所述开关电源电路在所述超级电容器充满电后,停止为所述超级电容器充电。

25、从以上技术方案可以看出,本发明提供的超级电容器充电电路具有以下优点:

26、本发明提供的超级电容器充电电路,包括开关电源电路和超级电容器,开关电源电路与超级电容器连接,开关电源电路为采用反激拓扑结构的pnp型开关电源电路,pnp型开关电源电路的变压器原边和副边共地,开关电源电路在给超级电容器开始充电时,为超级电容器提供恒定的电流,使得超级电容器的电压线性增加,当超级电容器被充电到目标电压后,开关电源电路控制超级电容器的电压保持恒定,以避免超级电容器过度充电,同时,pnp型开关电源电路不能反向充电,解决了现有的超级电容器在充电过程中不能有效控制充电电流和不能避免反向充电的技术问题。

27、同时,本发明提供的超级电容器充电电路,开关电源电路变压器的原副线圈匝数比可调,通过改变变压器原副线圈匝数比来改变充电电压和充电电流。解决了现有的超级电容器充电方法不能根据超级电容器的额定电压和电容值选择合适的充电电流的问题。



技术特征:

1.一种超级电容器充电电路,其特征在于,包括开关电源电路和超级电容器;

2.根据权利要求1所述的超级电容器充电电路,其特征在于,所述超级电容器包括若干个串联的储能电容和若干个混合储能器,每个所述储能电容上并联一个所述混合储能器。

3.根据权利要求2所述的超级电容器充电电路,其特征在于,所述混合储能器的厚度为2mm。

4.根据权利要求2所述的超级电容器充电电路,其特征在于,所述混合储能器的能量密度为15ws/g。

5.根据权利要求2所述的超级电容器充电电路,其特征在于,所述混合储能器具有1~8个电容器单体。

6.根据权利要求5所述的超级电容器充电电路,其特征在于,所述电容器单体的容值为5~100f。

7.根据权利要求1所述的超级电容器充电电路,其特征在于,所述变压器的原副线圈匝数比可调。

8.根据权利要求1所述的超级电容器充电电路,其特征在于,所述pnp型开关电源电路包括开关管、旁路电容、所述变压器、整流二极管和输出滤波电容;

9.根据权利要求8所述的超级电容器充电电路,其特征在于,还包括第一接地电阻和第二接地电阻;

10.一种权利要求1-9中任一项所述的超级电容器充电电路的充电方法,其特征在于,包括:


技术总结
本发明公开了一种超级电容器充电电路及其充电方法,包括开关电源电路和超级电容器,开关电源电路与超级电容器连接,开关电源电路为采用反激拓扑结构的PNP型开关电源电路,PNP型开关电源电路的变压器原边和副边共地,开关电源电路在给超级电容器开始充电时,为超级电容器提供恒定的电流,使得超级电容器的电压线性增加,当超级电容器被充电到目标电压后,开关电源电路控制超级电容器的电压保持恒定,以避免超级电容器过度充电,同时,PNP型开关电源电路不能反向充电,解决了现有的超级电容器在充电过程中不能有效控制充电电流和不能避免反向充电的技术问题。

技术研发人员:李连臣,刘泉辉,张帆,姚冠伦,陈子君,黄沛芳
受保护的技术使用者:广东电网有限责任公司广州供电局
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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