專利名稱：超級電容充電器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種充電器，尤其適用于一種針對工業(yè)電器使用的超級電容充電器。
背景技術(shù)：
超級電容器又稱法拉電容、雙電層電容器，是一種新型儲能裝置，它具有充電時間短、使用壽命長、溫度特性好、節(jié)約能源和綠色環(huán)保等特點(diǎn)。公知的超級電容充電器都是采用恒流或者恒壓模式充電，控制芯片直接通過傳感器控制開關(guān)管是否導(dǎo)通，當(dāng)超級電容內(nèi)電壓為零伏時，傳感器無法正常工作時，充電控制電路缺乏調(diào)節(jié)輸出功率的電路結(jié)構(gòu)，從而導(dǎo)致輸出端短路，使電流進(jìn)入間歇性短路故障，即 “打嗝”保護(hù)狀態(tài)，此狀態(tài)下無法就無法對超級電容進(jìn)行充電，而當(dāng)電容內(nèi)電壓較低的時候， 輸出功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到充電器設(shè)計的最大功率，從而形成一種資源浪費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容
為克服上述技術(shù)中存在的不足之處，本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計合理、待機(jī)功耗低，可以實(shí)現(xiàn)恒功率充電的超級電容充電器。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的超級電容充電器，包括輸入整流濾波電路、變壓器、輸出整流濾波電路和充電器控制電路，其中，輸入整流濾波電路的輸入端與AC電流輸入端in 連接，輸入整流濾波電路的輸出端與變壓器的輸入端連接，變壓器輸出端與輸出整流濾波電路的輸入端連接，輸出整流濾波電路的輸出端分別與充電輸出端out和充電控制電路連接，其特征在于所述輸入整流濾波電路的輸出端與變壓器的輸入端之間連接有恒功率控制電路，恒功率控制電路上設(shè)有反饋接收電路，輸出整流濾波電路的輸出端與充電器控制電路之間連接有由充電器控制電路控制的反饋發(fā)射電路；所述的恒功率控制電路包括PWM 芯片，PWM芯片的引腳I與電容C14相連接，電容C14接地，PWM芯片的引腳2分別與反饋接收電路和電阻R19相連，PWM芯片的引腳3通過電阻R13分別與電阻R15和開關(guān)管Q2的漏極相連接，電阻R15接地，開關(guān)管Q2的源極與變壓器相連接，PWM芯片的引腳4接地，PWM 芯片的引腳5通過電阻R24與開關(guān)管Q2的觸發(fā)極相連接，PWM芯片的引腳8與電阻R3相連接，電阻R3與輸入蒸餾濾波電路的輸出端相連接。所述的反饋接收電路為光耦U2B中的光敏三極管；所述的反饋發(fā)射電路包括與輸出整流濾波電路的輸出端相連接的電阻R43和電阻R44，電阻R43連接有光耦U2B中的發(fā)光管，光耦U2B中的發(fā)光管分別與三端精密穩(wěn)壓器U3的引腳I相連接，三端精密穩(wěn)壓器U3 的引腳6接地，電阻R44分別與三端精密穩(wěn)壓器U3的引腳8和電阻R38相連接，電阻R38 接地，三端精密穩(wěn)壓器U3的引腳I和引腳8之間串聯(lián)有電容C14，所述三端精密穩(wěn)壓器U3 的型號為TL431A ;所述的PWM芯片為安森美公司的生產(chǎn)的NCP1216D65G，光耦U2B的型號為 PC817,開關(guān)管Q2的型號為UTC4N60。有益效果本發(fā)明的超級電容充電器在PWM芯片NCP1216D65G的引腳2上設(shè)有電阻R19，使NCP1216D65G在光耦U2B不起作用時仍能夠維持恒功率的工作模式，PWM芯片NCP1216D65G的引腳3上與開關(guān)管Q2的漏極相連接，從而實(shí)現(xiàn)通過電阻R15的阻值來控制充電器輸出恒定在最大功率，此外，PWM芯片NCP1216D65G內(nèi)部設(shè)有比較器，當(dāng)PWM芯片內(nèi)部的比較器輸出恒為高電平時，PWM芯片NCP1216D65G控制切斷整個電路的供電，從而降低了靜態(tài)待機(jī)時的功耗，其結(jié)構(gòu)簡單，體積小，在輸出低電壓時，光耦U2B不起作用前，充電器以最大功率恒功率模式充電，減少了能源的浪費(fèi)，有效提高了充電的速度。


圖I是本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)框圖。圖2是本發(fā)明的恒功率控制電路圖。圖3是本發(fā)明的完整電路圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對發(fā)明實(shí)施作進(jìn)一步描述
如圖I所述，本發(fā)明的超級電容充電器，包括輸入整流濾波電路、輸出整流濾波電路和充電器控制電路，其中，輸入整流濾波電路的輸入端與AC電流輸入端in連接，輸入整流濾波電路的輸出端與變壓器的輸入端連接，變壓器輸出端與輸出整流濾波電路的輸入端連接，輸出整流濾波電路的輸出端分別與充電輸出端out和充電控制電路連接；由于超級電容的特性與一般的充電電池不同，將儲存的電能完全放光仍然可以充電，因此要考慮電容從零伏開始充電的問題，而這對于充電器來說，相當(dāng)于充電器出現(xiàn)輸出端短路的情況，在這種情況出現(xiàn)的前提下也必須要對電容充電，因此在輸入整流濾波電路的輸出端與變壓器的輸入端之間連接有恒功率控制電路，恒功率控制電路上設(shè)有反饋接收電路，所述的反饋接收電路為引腳分別連接在電阻R19兩端的光耦U2B中的光敏三極管；輸出整流濾波電路的輸出端與充電器控制電路之間連接有由充電器控制電路控制的反饋發(fā)射電路；
如圖2和圖3所示，恒功率控制電路包括PWM (脈寬調(diào)制)芯片，型號為安森美公司生產(chǎn)的NCP1216D65G，NCP1216D65G的引腳I與電容C14相連接，電容C14接地，PWM芯片的引腳2分別與反饋接收電路和電阻R19相連，PWM芯片NCP1216D65G內(nèi)部設(shè)有的比較器，比較器的電壓會根據(jù)電阻R19的阻值，在光耦U2B失效的情況下維持正常的工作狀態(tài)，再配合與 NCP1216D65G的引腳3連接的限功率電阻R15來控制充電器輸出保持在最大功率，在外部電路不改變的情況下，可以通過改變電阻R15的阻值改變輸出功率，因此，只要更換外部電阻R15就可以調(diào)節(jié)輸出功率的大小，以針對不同的超級電容進(jìn)行充電；所述的反饋發(fā)射電路包括與輸出整流濾波電路的輸出端相連接的電阻R43、電阻R44和電阻R38。電阻R43連接有光耦U2B中的光敏三極管配對的發(fā)光管，光耦U2B中的發(fā)光管分別與三端精密穩(wěn)壓器 U3的引腳I相連接，三端精密穩(wěn)壓器U3的引腳6接地，電阻R44分別與三端精密穩(wěn)壓器U3 的引腳8和電阻R38相連接，電阻R38接地，三端精密穩(wěn)壓器U3的引腳I和引腳8之間串聯(lián)有電容C14，所述三端精密穩(wěn)壓器U3的型號為TL431A ;所述的光耦U2B型號為PC817，開關(guān)管Q2的型號為UTC4N60。如圖3所示，輸入整流濾波電路，變壓器、輸出整流濾波電路和充電控制電路為通用經(jīng)典電路，單片機(jī)供電線路為PWM芯片NCP1216D65G的標(biāo)準(zhǔn)外圍供電電路。本設(shè)計中，在待充電電容的端電壓過低的情況下，包括輸出端的待充電電容電壓為零的情況，光耦U2B中的發(fā)光二極管無法點(diǎn)亮，因此光耦U2B內(nèi)部的光敏三極管接收不到光信號，相當(dāng)于斷路，因此從待充電電容的電壓為零伏到電容內(nèi)部電壓能夠點(diǎn)亮光耦U2B 中的發(fā)光二極管的充電過程中，PWM芯片工作于以下狀態(tài)先控制充電電路進(jìn)行恒功率充電，當(dāng)輸出端電壓達(dá)到能夠點(diǎn)亮光耦U2B中的發(fā)光二極管的的電壓時，切換成根據(jù)光耦的信號繼續(xù)充電，隨著輸出電壓的升高，光耦U2B的光敏三極管接收到的光量逐漸變大，其等效電阻逐漸減小，因此NCP1216D65G的內(nèi)部比較器的電壓逐漸降低，相當(dāng)于比較電壓逐漸降低，此時充電器脫離恒功率模式，進(jìn)入由光耦U2B反饋控制的恒壓模式，當(dāng)充電電壓逐漸接近設(shè)定的空載電壓時，充電電流逐漸減小，直至電池充滿。
權(quán)利要求
1.一種超級電容充電器，包括輸入整流濾波電路、變壓器、輸出整流濾波電路和充電器控制電路，其中，輸入整流濾波電路的輸入端與AC電流輸入端in連接，輸入整流濾波電路的輸出端與變壓器的輸入端連接，變壓器輸出端與輸出整流濾波電路的輸入端連接，輸出整流濾波電路的輸出端分別與充電輸出端out和充電控制電路連接，其特征在于所述輸入整流濾波電路的輸出端與變壓器的輸入端之間連接有恒功率控制電路，恒功率控制電路上設(shè)有反饋接收電路，輸出整流濾波電路的輸出端與充電器控制電路之間連接有由充電器控制電路控制的反饋發(fā)射電路；所述的恒功率控制電路包括PWM芯片，PWM芯片的引腳I與電容C14相連接，電容C14接地，PWM芯片的引腳2分別與反饋接收電路和電阻R19相連， PWM芯片的引腳3通過電阻Rl3分別與電阻Rl5和開關(guān)管Q2的漏極相連接，電阻Rl5接地， 開關(guān)管Q2的源極與變壓器相連接，PWM芯片的引腳4接地，PWM芯片的引腳5通過電阻R24 與開關(guān)管Q2的觸發(fā)極相連接，PWM芯片的引腳8與電阻R3相連接，電阻R3與輸入蒸餾濾波電路的輸出端相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超級電容充電器，其特征在于，所述的反饋接收電路為光耦 U2B中的光敏三極管。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的超級電容充電器，其特征在于，所述的反饋發(fā)射電路包括與輸出整流濾波電路的輸出端相連接的電阻R43和電阻R44，電阻R43連接有光耦U2B中的發(fā)光管，光耦U2B中的發(fā)光管分別與三端精密穩(wěn)壓器U3的引腳I相連接，三端精密穩(wěn)壓器U3的引腳6接地，電阻R44分別與三端精密穩(wěn)壓器U3的引腳8和電阻R38相連接，電阻 R38接地，三端精密穩(wěn)壓器U3的引腳I和引腳8之間串聯(lián)有電容C14，所述三端精密穩(wěn)壓器 U3的型號為TL431A。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的超級電容充電器，其特征在于，所述的PWM芯片為安森美公司的生產(chǎn)的NCP1216D65G，光耦U2B的型號為PC817，開關(guān)管Q2的型號為UTC4N60。
全文摘要
一種超級電容充電器，適用于工業(yè)電器。包括輸入整流濾波電路、輸出整流濾波電路和充電器控制電路，輸入整流濾波電路的輸出端與變壓器的輸入端之間連接有恒功率控制電路，恒功率控制電路上設(shè)有反饋接收電路，輸出整流濾波電路的輸出端與充電器控制電路之間連接有由充電器控制電路控制的反饋發(fā)射電路。其結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計合理、待機(jī)功耗低，可以實(shí)現(xiàn)恒功率充電。
文檔編號H02J7/10GK102611182SQ20121007836
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月23日
發(fā)明者何小雄, 李洋 申請人:徐州市恒源電器有限公司