CN219678148U - 超级电容激活电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及超级电容激活电路，包括超级电容组件、与超级电容组件串联的限流电路、与限流电路另一端电连接的第一MOS管和第二MOS管，分别与第一MOS管电连接的第一供电端、第一开关电路，与第二MOS管电连接的偏置电路、第二开关电路，第一开关电路、第二开关电路同时与MCU控制芯片电连接，偏置电路的另一端、MCU控制芯片的供电脚与第二供电端电连接，超级电容组件的另一端、第二MOS管的一脚、第一开关电路的一脚、第二开关电路的一脚、MCU控制芯片的地脚与地电连接。本方案这种对超级电容激活电路，对器件利用率比较高，对器件要求比较低，能充分发挥超级电容储能效果。
Description
技术领域
本实用新型涉及电子技术产品领域，尤其涉及超级电容激活电路。
背景技术
超级电容(又叫法拉电容)在静止放置大于半年以上时，再给超级电容充电，可能造成电容的容量严重缩减。多颗电容串联使用，它会造成每颗电容两端的电压不一致，特别严重的情况下，单颗电容两端的电压远远高于电容能承受的最大电压对元件的稳定性造成威胁，长时间使用会造成电容鼓包，漏液，甚至烧毁整个电路。
为了让电容工作时保持一个正常的工作状态，不会因为电容内部物质未激活，造成电容工作异常，目前对超级电容的激活有两种：一种是先给超级电容上电一段时间，然后再断开主电，让其慢慢放电后再进行充电。另一种是对单颗电容电压限制，防止因容量不足造成超级电容两端电压过压，这种方式成本比较高，每颗电容都要搭配一颗保护IC,虽然不会导致电容过压损坏，但是超级电容没达到正常容量。本发明提供一种不用外部主动断电，也不需要给每颗电容增加一颗保护IC的超级电容激活电路。
实用新型内容
本实用新型的发明目的在于提供一种不用外部主动断电，也不需要给每颗电容增加一颗保护IC的超级电容激活电路。其具体解决方案如下：
超级电容激活电路，包括超级电容组件、与超级电容组件串联的限流电路、与限流电路另一端电连接的第一MOS管和第二MOS管，分别与第一MOS管电连接的第一供电端、第一开关电路，与第二MOS管电连接的偏置电路、第二开关电路，第一开关电路、第二开关电路同时与MCU控制芯片电连接，偏置电路的另一端、MCU控制芯片的供电脚与第二供电端电连接，超级电容组件的另一端、第二MOS管的一脚、第一开关电路的一脚、第二开关电路的一脚、MCU控制芯片的地脚与地电连接。
进一步地，所述超级电容组件包括至少两个串联的第一法拉电容、第二法拉电容。
进一步地，所述限流电路包括两个并联的第一限流电阻、第二限流电阻。
进一步地，所述第一MOS管为P型MOS管，所述第二MOS管为N型MOS管。
进一步地，所述第一开关电路、第二开关电路为两个NPN型的第一三极管、第二三极管。
进一步地，所述偏置电路为一个偏置电阻。
进一步地，所述第一供电端为5V电压供电端，所述第二供电端为3.3V电压供电端。
进一步地，所述MCU控制芯片的控制脚通过串联电阻与第一三极管、第二三极管的基极电连接。
进一步地，所述第一供电端通过一个二极管、第一MOS管、限流电路、超级电容组件、与地构成充电回路。
进一步地，所述超级电容组件、限流电路、第二MOS管、与地构成放电回路。
综上所述，采用本实用新型的技术方案具有以下有益效果：
本方案这种对超级电容激活电路，不需要切断外部5V电源的动作，也不需要为每颗超级电容增加保护IC，既降低了成本、又激活了超级电容，避免超级电容没激活时每颗超级电容的电量差异很大、长时间使用造成电容鼓包、漏液、甚至烧毁整个电路的问题。采用这种激活电路对器件利用率比较高，对器件要求比较低，能充分发挥超级电容储能效果。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一部分实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还能够根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型超级电容激活电路的方框图；
图2为本实用新型超级电容激活电路的电路图。
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作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。
如图1至2所示，超级电容激活电路，包括超级电容组件、与超级电容组件串联的限流电路、与限流电路另一端电连接的第一MOS管和第二MOS管，分别与第一MOS管电连接的第一供电端、第一开关电路，与第二MOS管电连接的偏置电路、第二开关电路，第一开关电路、第二开关电路同时与MCU控制芯片电连接，偏置电路的另一端、MCU控制芯片的供电脚与第二供电端电连接，超级电容组件的另一端、第二MOS管的一脚、第一开关电路的一脚、第二开关电路的一脚、MCU控制芯片的地脚与地电连接。
具体地，超级电容组件包括至少两个串联的第一法拉电容C11、第二法拉电容C21。
具体地，限流电路包括两个并联的第一限流电阻R24、第二限流电阻R27。
具体地，第一MOS管为P型MOS管Q4(比如可选择P-WPM2081或者其他替代型号)，第二MOS管为N型MOS管Q6(比如可选择NCE3416或者其他替代型号)。
具体地，第一开关电路、第二开关电路为两个NPN型的第一三极管Q5、第二三极管Q7，比如可选用9014三极管或者其他替代型号。
具体地，偏置电路为一个偏置电阻R40。
具体地，第一供电端为5V电压供电端，第二供电端为3.3V电压供电端。
具体地，MCU控制芯片IC01(比如可选择GD32E503VE芯片或者其他替代型号的MCU芯片)的控制脚通过串联电阻R39与第一三极管Q5、第二三极管Q7的基极电连接。MCU控制芯片IC01属于现有技术，其具体工作原理及详细应用电路，在此不作赘述。
具体地，第一供电端5V通过一个二极管D2、第一MOS管Q4、限流电路(R24//R27)、超级电容组件(C11、C 21)、与地构成充电回路。
具体地，超级电容组件(C11、C21)、限流电路(R24//R27)、第二MOS管Q6、与地构成放电回路。
本方案超级电容激活电路的工作过程简述如下：
5V和3V3是长供电端。
步骤1，电路上电后，MCU控制芯片IC01的控制脚输出高电平CPA_CRL，通过电阻R39使三极管Q5导通，进一步使第一MOS管Q4导通，第一供电端5V的电流通过二极管D2，和Q4PMOS管，再通过限流电阻R24、R27、法拉电容C11、C21、地构成的充电回路对超级电容(即法拉电容)C11、C21，进行预充电，此时三极管Q7导通、第二MOS管Q6截止。预充电时间根据法拉电容容量调整。
步骤2、预充电时间达到后，MCU控制芯片IC01的控制脚输出低电平CPA_CRL，三极管Q5、Q7截止，第一MOS管Q4截止，第二供电端3.3V通过偏置电阻R40，使第二MOS管Q6导通，超级电容(即法拉电容)C11、C21通过限流电阻R24、R27，再通过第二MOS管Q6、地构成的放电回路，将电量释放，放电时长与充电时长相等，就可以将超级电容容量电量全部释放。
步骤3、通过步骤1和步骤2后，超级电容(即法拉电容)C11、C21内部已经被激活，MCU控制芯片IC01的控制脚一直输出高电平CPA_CRL，持续对超级电容充电(当超级电容充满电时，充电自动会停止)。
综上所述，采用本实用新型的技术方案具有以下有益效果：
本方案这种对超级电容激活电路，不需要切断外部5V电源的动作，也不需要为每颗超级电容增加保护IC，既降低了成本、又激活了超级电容，避免超级电容没激活时每颗超级电容的电量差异很大、长时间使用造成电容鼓包、漏液、甚至烧毁整个电路的问题。采用这种激活电路对器件利用率比较高，对器件要求比较低，能充分发挥超级电容储能效果。
以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种超级电容激活电路，其特征在于：包括超级电容组件、与超级电容组件串联的限流电路、与限流电路另一端电连接的第一MOS管和第二MOS管，分别与第一MOS管电连接的第一供电端、第一开关电路，与第二MOS管电连接的偏置电路、第二开关电路，第一开关电路、第二开关电路同时与MCU控制芯片电连接，偏置电路的另一端、MCU控制芯片的供电脚与第二供电端电连接，超级电容组件的另一端、第二MOS管的一脚、第一开关电路的一脚、第二开关电路的一脚、MCU控制芯片的地脚与地电连接。
2.根据权利要求1所述超级电容激活电路，其特征在于：所述超级电容组件包括至少两个串联的第一法拉电容、第二法拉电容。
3.根据权利要求2所述超级电容激活电路，其特征在于：所述限流电路包括两个并联的第一限流电阻、第二限流电阻。
4.根据权利要求3所述超级电容激活电路，其特征在于：所述第一MOS管为P型MOS管，所述第二MOS管为N型MOS管。
5.根据权利要求4所述超级电容激活电路，其特征在于：所述第一开关电路、第二开关电路为两个NPN型的第一三极管、第二三极管。
6.根据权利要求5所述超级电容激活电路，其特征在于：所述偏置电路为一个偏置电阻。
7.根据权利要求6所述超级电容激活电路，其特征在于：所述第一供电端为5V电压供电端，所述第二供电端为3.3V电压供电端。
8.根据权利要求7所述超级电容激活电路，其特征在于：所述MCU控制芯片的控制脚通过串联电阻与第一三极管、第二三极管的基极电连接。
9.根据权利要求1所述超级电容激活电路，其特征在于：所述第一供电端通过一个二极管、第一MOS管、限流电路、超级电容组件、与地构成充电回路。
10.根据权利要求1所述超级电容激活电路，其特征在于：所述超级电容组件、限流电路、第二MOS管、与地构成放电回路。
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