CN212935557U - 一种放电电流可调节的超级电容保护电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种放电电流可调节的超级电容保护电路，包括依次连接的电压比较电路、放电电路、温度检测电路和故障输出电路；电压比较电路、放电电路、温度检测电路和故障输出电路均与超级电容相连接，电压比较电路和放电电路之间连接有二极管D2，放电电路和温度检测电路之间连接有电容C2，本电路通过参考电压基准和比较器确定保护阈值，比较器输出端连接三极管控制放电MOS管组进行保护放电，通过配置放电电阻可以实现不同的最大放电电流，而放电电路的MOS管和放电电阻数目同样可以增减，实现更大程度的灵活配置，放电电路的过流保护电路的三极管通过检测放电电阻的电压以限制最大放电电流。
Description
技术领域
本实用新型涉及保护电路，具体是一种放电电流可调节的超级电容保护电路。
背景技术
在超级电容储能设备中，往往需要数目庞大的超级电容串联，由于超级电容个体之间固有的差异，在充电的过程中每个电容分到的电压也不相同，这可能会造成个别电容电压超过最大耐压而损坏，这时需要保护电路对超过安全电压的电容进行放电，以降低其电压避免损坏。
现有保护电路放电参数固定不灵活，放电容量小，难以应对超级电容灵活运用的场景。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种放电电流可调节的超级电容保护电路，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种放电电流可调节的超级电容保护电路，包括依次连接的电压比较电路、放电电路、温度检测电路和故障输出电路；电压比较电路、放电电路、温度检测电路和故障输出电路均与超级电容相连接，电压比较电路和放电电路之间连接有二极管D2，放电电路和温度检测电路之间连接有电容C2。
所述电压比较电路包括比较器U1A，电流电压转换器的1脚连接有电阻R5和二极管D1，比较器U1A的2脚连接有电阻R3、电阻R4和电容C1，比较器U1A的3脚连接有电阻R1、电阻R2和稳压二极管Q1；所述放电电路包括三极管Q2、三极管Q3和放电MOS管QL1，三极管Q2连接有电阻R6和电阻R7，在三极管Q2和三极管Q3之间连接有电阻R8和电阻R9，在三极管Q3和放电MOS管QL1之间连接有电阻R11和栅极电阻RG1，放电MOS管QL1还连接有放电电阻RL1，放电MOS管QL1为低压MOS管BSC046N02KSG；所述温度检测电路包括比较器U1B，电阻R18和电阻R19分压接入比较器U1B的反向输入端，电阻R20和热敏电阻NTC1分压接入比较器U1B的正向输入端，NTC1为负温度系数热敏电阻，安装在靠经超级电容的电极附近；所述故障输出电路包括三极管Q4和光耦U10，三极管Q4连接有电阻R22、电阻R23和电阻R24，电阻R24连接有降压二极管D3；所述三极管Q2和三极管Q4为PNP型三极管，三极管Q3为NPN型三极管。
作为本实用新型的优选方案：所述放电电路还具有与放电MOS管QL1并联的放电MOS管QL2和放电MOS管QL3，放电MOS管QL1、放电MOS管QL2和放电MOS管QL3均与三极管Q3相连接，所述放电MOS管QL2连接栅极电阻RG2和放电电阻RL2，所述放电MOS管QL3连接栅极电阻RG3和放电电阻RL3。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本电路通过参考电压基准和比较器确定保护阈值，比较器输出端连接三极管控制放电MOS管组进行保护放电，通过配置放电电阻可以实现不同的最大放电电流，而放电电路的MOS管和放电电阻数目同样可以增减，实现更大程度的灵活配置，放电电路的过流保护电路的三极管通过检测放电电阻的电压以限制最大放电电流，此外，通过安装靠近在电极附近的NTC热敏电阻实现对超级电容温度过高的检测，过压和过温均通过控制故障输出电路的三极管实现故障的输出，故障输出采用光耦隔离输出，以防止外部接线形成回路造成意外短路，保证安全。
1、本实用新型包括的过压放电保护，放电电流限流功能；提升了超级电容装置的可靠性。
2、针对不同型号的超级电容，或者不同的充放电参数要求，本实用新型的放电电路可灵活配置。
3、本实用新型包含有超级电容过压故障和过温故障的隔离输出功能；提升了超级电容装置的安全性和可维护性。
附图说明
图1为本实用新型的整体电路图。
图2为本实用新型的放电电路扩容图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
实施例1：
请参阅图1，一种放电电流可调节的超级电容保护电路，包括依次连接的电压比较电路、放电电路、温度检测电路和故障输出电路，当本电路连接在超级电容的两级时，以超级电容作为本电路的电源；电压比较电路、放电电路、温度检测电路和故障输出电路均与超级电容相连接，电压比较电路和放电电路之间连接有二极管D2，放电电路和温度检测电路之间连接有电容C2。
所述电压比较电路包括比较器U1A，电流电压转换器的1脚连接有电阻R5和二极管D1，比较器U1A的2脚连接有电阻R3、电阻R4和电容C1，比较器U1A的3脚连接有电阻R1、电阻R2和稳压二极管Q1，稳压二极管Q1用于提供1.2V电压基准作为参考电压，电阻R3和电阻R4分压后的电压与参考电压进行比较，当超级电容电压超过设计的保护值时，比较器U1A的1脚变为低电平，完成电压比较功能，电阻R5使比较电路成为迟滞比较，避免临界点频繁动作。
所述放电电路包括三极管Q2、三极管Q3和放电MOS管QL1，三极管Q2连接有电阻R6和电阻R7，在三极管Q2和三极管Q3之间连接有电阻R8和电阻R9，在三极管Q3和放电MOS管QL1之间连接有电阻R11和栅极电阻RG1，放电MOS管QL1还连接有放电电阻RL1，当电压比较电路中比较器U1A的1脚1变为低电平后，三极管Q2由电阻R6和电阻R7的分压被导通，VG电压升高，放电MOS管QL1开启，放电MOS管QL1为低压MOS管BSC046N02KSG，BSC046N02KSG的漏极电流最大可达80A，典型导通Vgsth电压为0.95V，在一般超级电容的最大耐压值附近均可工作，放电电流流过放电电阻RL1，在其上产生电压VR，VR控制三极管Q3开启，三极管Q3开启会降低VG的电压，从而阻止放电MOS管QL1继续增大放电电流，形成负反馈，实现对最大放电电流的限制，通过配置放电电阻RL1的参数实现控制放电电流，应对不同设备的需求。
所述温度检测电路包括比较器U1B，电阻R18和电阻R19分压接入比较器U1B的反向输入端，电阻R20和热敏电阻NTC1分压接入比较器U1B的正向输入端，NTC1为负温度系数热敏电阻，安装在靠经超级电容的电极附近，随着电容温度的升高热敏电阻NTC1的阻值下降，当其值与电阻R20的比值小于电阻R19与电阻R18的比值时，比较器U1B的7脚由高电平翻转为低电平，实现过压检测功能；电阻R5使比较电路成为迟滞比较，避免临界点频繁动作。
所述故障输出电路包括三极管Q4和光耦U10，三极管Q4连接有电阻R22、电阻R23和电阻R24，电阻R24连接有降压二极管D3，超级电容过压时比较器U1A的1脚后变为低电平，电流从电阻R22、电阻R23、降压二极管D3、二极管D1流过，在电阻R22上形成压降，三极管Q4导通，光耦U10二极管侧被短路，其输出断开，实现故障输出，同样的，过温时比较器U1B的7脚变为低电平,通过降压二极管D3以同样的方式实现故障输出，利用二极管D1、二极管D2和降压二极管D3的单向导电特性，可防止各电路之间互相影响。
所述三极管Q2和三极管Q4为PNP型三极管，三极管Q3为NPN型三极管。
实施例2：
如图2，另外，为获得更大的放电容量，可以通过增加放电MOS管和放电电阻的数量来实现，即放电电路还具有与放电MOS管QL1并联的放电MOS管QL2和放电MOS管QL3，放电MOS管QL1、放电MOS管QL2和放电MOS管QL3均与三极管Q3相连接，所述放电MOS管QL2连接栅极电阻RG2和放电电阻RL2，所述放电MOS管QL3连接栅极电阻RG3和放电电阻RL3。
对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (6)
1.一种放电电流可调节的超级电容保护电路，其特征在于，包括依次连接的电压比较电路、放电电路、温度检测电路和故障输出电路；电压比较电路、放电电路、温度检测电路和故障输出电路均与超级电容相连接，电压比较电路和放电电路之间连接有二极管D2，所述电压比较电路包括比较器U1A，电流电压转换器的1脚连接有电阻R5和二极管D1，比较器U1A的2脚连接有电阻R3、电阻R4和电容C1，比较器U1A的3脚连接有电阻R1、电阻R2和稳压二极管Q1；所述放电电路包括三极管Q2、三极管Q3和放电MOS管QL1，三极管Q2连接有电阻R6和电阻R7，在三极管Q2和三极管Q3之间连接有电阻R8和电阻R9，在三极管Q3和放电MOS管QL1之间连接有电阻R11和栅极电阻RG1，放电MOS管QL1还连接有放电电阻RL1；所述温度检测电路包括比较器U1B，电阻R18和电阻R19分压接入比较器U1B的反向输入端，电阻R20和热敏电阻NTC1分压接入比较器U1B的正向输入端；所述故障输出电路包括三极管Q4和光耦U10，三极管Q4连接有电阻R22、电阻R23和电阻R24，电阻R24连接有降压二极管D3。
2.根据权利要求1所述的一种放电电流可调节的超级电容保护电路，其特征在于，放电电路和温度检测电路之间连接有电容C2。
3.根据权利要求1所述的一种放电电流可调节的超级电容保护电路，其特征在于，放电MOS管QL1为低压MOS管BSC046N02KSG。
4.根据权利要求1所述的一种放电电流可调节的超级电容保护电路，其特征在于，NTC1为负温度系数热敏电阻，安装在靠近超级电容的电极附近。
5.根据权利要求1-4中任意一条权利要求所述的一种放电电流可调节的超级电容保护电路，其特征在于，所述三极管Q2和三极管Q4为PNP型三极管，三极管Q3为NPN型三极管。
6.根据权利要求1-4中任意一条权利要求所述的一种放电电流可调节的超级电容保护电路，其特征在于，所述放电电路还具有与放电MOS管QL1并联的放电MOS管QL2和放电MOS管QL3，放电MOS管QL1、放电MOS管QL2和放电MOS管QL3均与三极管Q3相连接，所述放电MOS管QL2连接栅极电阻RG2和放电电阻RL2，所述放电MOS管QL3连接栅极电阻RG3和放电电阻RL3。
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