CN204886263U - 一种超级电容放电控制电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种超级电容放电控制电路，包括电源电路、超级电容充电电路和超级电容放电电路和放电控制电路，电源电路接主电源；超级电容充电电路包括超级电容和与超级电容串联的限流电阻，超级电容充电电路的两端分别接电源电路的正极输出端和负极输出端，超级电容放电电路包括电子开关，电子开关与限流电阻并接；放电控制电路包括主电源电压检测端和控制信号输出端，电子开关的控制端接放电控制电路的控制信号输出端。本实用新型一旦检测到主电源掉电时，即开启电子开关，超级电容通过电子开关向后级电路供电。可以避免超级电容的能量以热功耗的形式耗散在充电限流电阻上，将更多有效能量传递给后级电路，提高了超级电容的放电效率。
Description
[技术领域]
本实用新型涉及轨道交通空调控制器，尤其涉及一种轨道交通空调控制器的超级电容放电控制电路。
[背景技术]
可编程逻辑轨道交通空调控制器的超级电容上电充电时，需要限流电阻，防止瞬间对地短路。通常这个充电限流电阻都比超级电容本身的等效内阻大几倍，但是，在放电时，这个充电限流电阻也串联在放电回路中，使得放电时的很多的能量都消耗在这个限流电阻上以热功耗的形式耗散掉，降低了电路的效率。
[发明内容]
本实用新型要解决的技术问题是提供一种能够提高超级电容放电效率，使更多的能量流向后级负载的超级电容放电控制电路。
为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是，一种超级电容放电控制电路，包括电源电路、超级电容充电电路和超级电容放电电路和放电控制电路，电源电路接主电源；超级电容充电电路包括超级电容和与超级电容串联的限流电阻，超级电容充电电路的两端分别接电源电路的正极输出端和负极输出端，超级电容放电电路包括电子开关，电子开关与限流电阻并接；放电控制电路包括主电源电压检测端和控制信号输出端，电子开关的控制端接放电控制电路的控制信号输出端。
以上所述的超级电容放电控制电路，电源电路为防反接防倒灌电路，包括二极管和滤波电容，二极管的阳极接主电源的正极，二极管的阴极为电源电路的正极输出端；电源电路的负极输出端接主电源的地，滤波电容接在电源电路的正极输出端和负极输出端之间。
以上所述的超级电容放电控制电路，限流电阻的第一端接电源电路的正极输出端，第二端接超级电容的正极，超级电容的负极接电源电路的负极输出端；所述的电子开关是MOS管，MOS管的源极接限流电阻的第一端，漏极接限流电阻的第二端；MOS管的栅极接放电控制电路的控制信号输出端，同时通过上拉电阻接电源电路的正极输出端。
以上所述的超级电容放电控制电路，放电控制电路包括NPN三极管，NPN三极管的基极作为主电源电压检测端接接主电源的正极，集电极作为控制信号输出端接电子开关的控制端，发射极接主电源的地。
以上所述的超级电容放电控制电路，放电控制电路包括基极电阻、下拉电阻、输入电容和输出电容，NPN三极管的基极通过基极电阻接主电源的正极，通过下拉电阻接NPN三极管的发射极；输入电容接在主电源的正极与NPN三极管的发射极之间，输出电容接在NPN三极管的集电极与NPN三极管的发射极之间。
以上所述的超级电容放电控制电路，包括DC/DC转换电路和负载，DC/DC转换电路的正极输入端和接地端分别接电源电路的正极输出端和负极输出端；DC/DC转换电路的输出端接负载。
本实用新型超级电容放电控制电路一旦检测到主电源掉电时，即开启电子开关，超级电容通过电子开关向后级电路供电。可以避免超级电容的能量以热功耗的形式耗散在充电限流电阻上，将更多有效能量传递给后级电路，提高了超级电容的放电效率。
[附图说明]
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
图1是本实用新型实施例超级电容放电控制电路的原理框图。
图2是本实用新型实施例放电控制电路的原理图。
图3是本实用新型实施例主电路的原理图。
[具体实施方式]
本实用新型实施例超级电容放电控制电路的原理如图1至图3所示，包括电源电路、超级电容充电电路、超级电容放电电路、DC/DC转换电路、负载和放电控制电路。
电源电路是防反接防倒灌电路，防反接防倒灌电路的输入端接主电源5V供电电路，输出端接超级电容充电电路的限流电阻R1，超级电容通过这个限流电阻R1充电。如果主电源5V供电电路工作正常，超级电容E1不对外放电。充电限流电阻R1一端与MOS管Q1的源极连接，并且与防反接防倒灌电路的输出连接；充电限流电阻R1另一端与MOS管Q1漏极连接。MOS管Q1的栅极与放电控制电路的控制信号Control连接。
主电源5V电源正常时，由主电源5V对后级的DC/DC转换电路供电，DC/DC转换电路将5V电源转换成3.3V电源，供给后级的负载使用。放电控制电路检测5V主电源供电是否正常，当5V主电源上电过程和正常供电过程中，控制信号Control输出低电平，关断MOS管Q1的源极和漏极；当5V主电源掉电后，控制信号Control输出高电平，MOS管Q1的源极和漏极导通。MOS管Q1导通后，其内阻远远小于充电电阻，此时，超级电容E1通过这个电阻极小的MOS管放电，供给后边的DC/DC电路进行电压转换。
电源电路包括一个肖特基二极管D1和滤波电容C1、C2。肖特基二极管D1的阳极接5V主电源的正极，阴极是电源电路的正极输出端；电源电路的负极输出端接主电源的地，滤波电容C1和C2接在电源电路的正极输出端和负极输出端之间。
肖特基二极管D1可以有效防止前端5V主电源供电电路接反，另外，当5V主电源掉电后，防止超级电容对其他的电路进行放电。
超级电容充电电路包括一个限流电阻R1和超级电容E1。限流电阻R1的第一端接电源电路的正极输出端，第二端接超级电容E1的正极，超级电容E1的负极接电源电路的负极输出端。
超级电容E1等效内阻较低，限流电阻R1将限制最大充电电流，以有效防止过大的充电电流对5V主电源供电电路的冲击。
超级电容放电电路包括一个MOS管Q1和栅极上拉电阻R2。MOS管Q1的源极接限流电阻R1的第一端，漏极接限流电阻R1的第二端；MOS管Q1的栅极接放电控制电路的控制信号Control的输出端，同时通过上拉电阻R2接电源电路的正极输出端。
MOS管Q1导通后，其内阻极小，等同于短接充电电阻R1，避免放电过程中，过多的能量消耗在充电电阻R1上。
DC/DC转换电路包括一个DC/DC芯片U1和必要的***元器件如电感L，C5，C6，R3，C4。U1选择输入电压范围较宽的芯片，比如输入电压在2.5V到5.5V之间，其输出都能保持稳定的3.3V。这样使得超级电容E1的能量得到较高的利用，也即，可以为后级负载提供更长的供电时间。
L是DC/DC芯片转换过程必需的电感，C6是DC/DC芯片必需的储能电容。
负载是一个常用的3.3V供电的MCU电路。
放电控制电路包括一个NPN三极管Q2和基极下拉电阻R5，电容C9接在主电源的正极与NPN三极管Q2的发射极之间，电容C6接在NPN三极管Q2的集电极与发射极之间。基极电阻R4连接5V主电源电路的正极和三极管Q1的基极，用于检测5V主电源是处于正常供电过程还是掉电状态。三极管Q2的集电极与MOS管Q1的栅极连接，用于控制MOS的导通或者截止。5V主电源上电过程中，将使得Q2导通，将MOS管Q1基极拉低，MOS管Q1的栅极和源极压差增大，MOS管Q1内阻增大，直至MOS管Q1完全截止。一旦5V主电源掉电，三极管Q2将立即截止，使得MOS管Q1的栅极和源极电压相等，此时，MOS管Q1内阻达到最小，等同于将充电限流电阻R1短接，对后级电路进行充分地放电。
本实用新型以上实施例的超级电容放电控制电路一旦检测到主电源掉电时，即开启MOS管，超级电容通过MOS管向后级电路供电。可以避免超级电容的能量以热功耗的形式耗散在充电限流电阻上，将更多有效能量传递给后级电路，提高了超级电容的放电效率。
Claims (6)
1.一种超级电容放电控制电路，其特征在于，包括电源电路、超级电容充电电路和超级电容放电电路和放电控制电路，电源电路接主电源；超级电容充电电路包括超级电容和与超级电容串联的限流电阻，超级电容充电电路的两端分别接电源电路的正极输出端和负极输出端，超级电容放电电路包括电子开关，电子开关与限流电阻并接；放电控制电路包括主电源电压检测端和控制信号输出端，电子开关的控制端接放电控制电路的控制信号输出端。
2.根据权利要求1所述的超级电容放电控制电路，其特征在于，电源电路为防反接防倒灌电路，包括二极管和滤波电容，二极管的阳极接主电源的正极，二极管的阴极为电源电路的正极输出端；电源电路的负极输出端接主电源的地，滤波电容接在电源电路的正极输出端和负极输出端之间。
3.根据权利要求1所述的超级电容放电控制电路，其特征在于，限流电阻的第一端接电源电路的正极输出端，第二端接超级电容的正极，超级电容的负极接电源电路的负极输出端；所述的电子开关是MOS管，MOS管的源极接限流电阻的第一端，漏极接限流电阻的第二端；MOS管的栅极接放电控制电路的控制信号输出端，同时通过上拉电阻接电源电路的正极输出端。
4.根据权利要求1所述的超级电容放电控制电路，其特征在于，放电控制电路包括NPN三极管，NPN三极管的基极作为主电源电压检测端接接主电源的正极，集电极作为控制信号输出端接电子开关的控制端，发射极接主电源的地。
5.根据权利要求4所述的超级电容放电控制电路，其特征在于，放电控制电路包括基极电阻、下拉电阻、输入电容和输出电容，NPN三极管的基极通过基极电阻接主电源的正极，通过下拉电阻接NPN三极管的发射极；输入电容接在主电源的正极与NPN三极管的发射极之间，输出电容接在NPN三极管的集电极与NPN三极管的发射极之间。
6.根据权利要求1所述的超级电容放电控制电路，其特征在于，包括DC/DC转换电路和负载，DC/DC转换电路的正极输入端和接地端分别接电源电路的正极输出端和负极输出端；DC/DC转换电路的输出端接负载。
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