超級(jí)電容可調(diào)功率控制器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型是超級(jí)電容可調(diào)功率控制器，其結(jié)構(gòu)是由超級(jí)電容、電動(dòng)機(jī)、開關(guān)管、信號(hào)器、輸出電阻、采樣電阻、濾波電容、穩(wěn)壓電路、續(xù)流二極管、轉(zhuǎn)換開關(guān)組成，由超級(jí)電容、電動(dòng)機(jī)、開關(guān)管、采樣電阻串聯(lián)成主工作回路，信號(hào)器的信號(hào)輸出端通過輸出電阻接開關(guān)管的觸發(fā)極，信號(hào)器的采樣端接采樣電阻，電動(dòng)機(jī)的二端并聯(lián)續(xù)流二極管，采樣電阻的二端并聯(lián)濾波電容，信號(hào)器的Vcc端通過穩(wěn)壓電路接超級(jí)電容，信號(hào)器的三個(gè)狀態(tài)控制端通過轉(zhuǎn)換開關(guān)接信號(hào)器的GND或Vcc。優(yōu)點(diǎn)：能有效控制超級(jí)電容的輸出功率，使用電器工作更為平穩(wěn)，并可使電容器總?cè)萘坎蛔兊臈l件下輸出更多的能量。所述的信號(hào)器狀態(tài)控制端的數(shù)量可以增減。
【專利說明】超級(jí)電容可調(diào)功率控制器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及的是一種特別適用于短時(shí)工作小功率電動(dòng)機(jī)的超級(jí)電容可調(diào)功率控制器，屬電子電路【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]超級(jí)電容是指超大容量的電容器，可以存儲(chǔ)較多的電荷，于是出現(xiàn)了用超級(jí)電容作電源的電器，如短時(shí)工作的小功率電動(dòng)機(jī)，其主要優(yōu)點(diǎn)是:1充電快，一般化學(xué)電池充滿一次電少則幾十分鐘，多則半天，而超級(jí)電容只需數(shù)十秒；2壽命長、容量衰減小；3環(huán)保，在生產(chǎn)、使用及廢棄過程中都不會(huì)對(duì)環(huán)境造成較大的危害。但與化學(xué)電池相比，容量/體積比仍有較大差距，這需要通過科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步來解決，還存在如下幾方面不足，1、在用電的全過程中，化學(xué)電池的端電壓變化率小于15%，而超級(jí)電容的端電壓變化要達(dá)額定值的80?90%，也就是講用電初始階段電壓很高，然后逐步下降，直至電動(dòng)機(jī)不能正常工作；2、超級(jí)電容的初始電壓不能過高，否則會(huì)損壞電動(dòng)機(jī)，因?yàn)槌?jí)電容存儲(chǔ)的能量不僅與電容量成正比，而且與電壓的平方成正比，這樣就制約了可輸出的能量；3、電動(dòng)機(jī)的工況無法人為操控，用戶無法在使用中調(diào)控電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、功率等工況。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型提出的是一種超級(jí)電容可調(diào)功率控制器，其目的旨在克服現(xiàn)有產(chǎn)品電壓變化率大、存儲(chǔ)能量小、工況無法調(diào)控的不足，可使電動(dòng)機(jī)工作平穩(wěn)、工況可調(diào)，同時(shí)還能使超級(jí)電容輸出更多的能量。
[0004]本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是:超級(jí)電容可調(diào)功率控制器，其結(jié)構(gòu)是由超級(jí)電容、電動(dòng)機(jī)、開關(guān)管、采樣電阻串聯(lián)成主工作回路，信號(hào)器的信號(hào)輸出端通過輸出電阻接開關(guān)管的觸發(fā)極，信號(hào)器的采樣端接采樣電阻，電動(dòng)機(jī)的二端并聯(lián)續(xù)流二極管，采樣電阻的二端并聯(lián)濾波電容，信號(hào)器的Vcc端通過穩(wěn)壓電路接超級(jí)電容，信號(hào)器的狀態(tài)控制端通過轉(zhuǎn)換開關(guān)接信號(hào)器的GND或Vcc ;也可以超級(jí)電容、電動(dòng)機(jī)、開關(guān)管串聯(lián)成主工作回路，信號(hào)器的采樣端接超級(jí)電容正極；信號(hào)器狀態(tài)控制端的數(shù)量可以增減。
[0005]本實(shí)用新型的有益效果是:由于電動(dòng)機(jī)的二端并聯(lián)續(xù)流二極管、信號(hào)器的Vcc端通過穩(wěn)壓電路接超級(jí)電容可使電動(dòng)機(jī)工作平穩(wěn)、工況可調(diào)，同時(shí)還能使超級(jí)電容輸出更多的能量。由于信號(hào)器的狀態(tài)控制端通過轉(zhuǎn)換開關(guān)接信號(hào)器的GNG或Vcc，使信號(hào)器狀態(tài)控制端的數(shù)量可以增減。
[0006]舉例來對(duì)比說明，現(xiàn)有一款額定電壓是3.6V的小功率電動(dòng)機(jī)，采用直充直放的形式，超級(jí)電容每節(jié)的耐壓值是2.7V，容量是180F，2節(jié)串聯(lián)使用，總?cè)萘繛?80FX 2=360F，在充電時(shí)每節(jié)電容最高只能充到2.3V，2節(jié)串聯(lián)電壓是4.6V，電壓再升高就會(huì)燒毀電動(dòng)機(jī)，工作時(shí)超級(jí)電容的電壓從4.6V逐步降到3V，電動(dòng)機(jī)不工作為止，工作初始，電動(dòng)機(jī)在過電壓狀態(tài)下工作，轉(zhuǎn)速快，并會(huì)影響使用壽命，隨之轉(zhuǎn)速逐步變慢，工作不平穩(wěn)，計(jì)算在這種條件下超級(jí)電容釋放的能量是=P1=0.5XCXU2=0.5X (180 + 2) X (4.62-32) =547.2焦耳；同樣的這款小功率電動(dòng)機(jī)，使用本發(fā)明，用3節(jié)容量是120F的超級(jí)電容串聯(lián)使用，總?cè)萘繛?20FX3=360F，二款產(chǎn)品超級(jí)電容總電容量相等，在充電時(shí)每節(jié)電容可充到2.7V，3節(jié)串聯(lián)電壓是8.1V，計(jì)算超級(jí)電容釋放的能量是=P1=0.5XCXU2=0.5X (120 + 3) X (8.12_32)=1132.2焦耳，考慮到穩(wěn)壓損耗按5%算，1132.2X0.95=1075.6焦耳。二款產(chǎn)品超級(jí)電容釋放的能量比是:1075.6 + 547.2=1.97倍，同時(shí)本發(fā)明能使電動(dòng)機(jī)大部分時(shí)間在規(guī)定條件下工作，可避免過電壓現(xiàn)象，操作開關(guān)K還可改變電動(dòng)機(jī)的工況。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1是電流采樣的電原理圖。
[0008]圖2是電壓采樣的電原理圖。
[0009]圖中相關(guān)元器件:Cl是超級(jí)電容，C2是濾波電容，Rl是輸出電阻，R2是采樣電阻，H是電動(dòng)機(jī)，Q是開關(guān)管，A是信號(hào)器，W是穩(wěn)壓電路，D是續(xù)流二極管，K是轉(zhuǎn)換開關(guān)。
【具體實(shí)施方式】
[0010]對(duì)照圖1，其結(jié)構(gòu)是由超級(jí)電容Cl、電動(dòng)機(jī)H、開關(guān)管Q、采樣電阻R2串聯(lián)成主工作回路，信號(hào)器A的信號(hào)輸出端I通過輸出電阻Rl接開關(guān)管Q的觸發(fā)極，信號(hào)器A的采樣端2接采樣電阻R2，電動(dòng)機(jī)H的二端并聯(lián)續(xù)流二極管D，采樣電阻R2的二端并聯(lián)濾波電容C2，信號(hào)器A的Vcc端通過穩(wěn)壓電路W接超級(jí)電容Cl，信號(hào)器A的狀態(tài)控制端3、4、5通過轉(zhuǎn)換開關(guān)K接信號(hào)器A的GNG或Vcc。工作時(shí)，當(dāng)開關(guān)管Q導(dǎo)通，超級(jí)電容Cl通過電動(dòng)機(jī)H、開關(guān)管Q、采樣電阻R2放電，當(dāng)開關(guān)管Q截止，回路切斷，超級(jí)電容Cl停止放電，開關(guān)管Q的觸發(fā)極受信號(hào)器A的輸出端I控制。輸出端I輸出的是占空比可調(diào)的方波，方波占空比大，超級(jí)電容Cl放電時(shí)間就長，方波占空比小，超級(jí)電容Cl放電時(shí)間就短，以此控制超級(jí)電容Cl的輸出功率，由于超級(jí)電容Cl與電動(dòng)機(jī)H串聯(lián)，從而也控制了電動(dòng)機(jī)H的功率。信號(hào)器A的采樣端2接采樣電阻R2，當(dāng)超級(jí)電容Cl輸出的電流偏大，采樣電阻R2上的電壓值也隨之增高，于是通過信號(hào)器A內(nèi)部的反饋電路，減小輸出端I的占空比，從而使超級(jí)電容Cl的輸出電流回歸到規(guī)定值，反之亦然。對(duì)于感性負(fù)載的電動(dòng)機(jī)，還可以改變輸出頻率達(dá)到控制電流的目的。通過轉(zhuǎn)換開關(guān)K接通信號(hào)器A的狀態(tài)控制端3或4或5，可以改變信號(hào)器A內(nèi)部的反饋電路，從而改變了電動(dòng)機(jī)的工況，如改變轉(zhuǎn)速與功率，或間隙工作等。信號(hào)器A狀態(tài)控制端的數(shù)量可以增減，本圖中狀態(tài)控制端的數(shù)量是3。轉(zhuǎn)換開關(guān)K的另一端可以接信號(hào)器A的GND或Vcc，本圖中轉(zhuǎn)換開關(guān)K是接GND。穩(wěn)壓電路W可向信號(hào)器A提供穩(wěn)定的工作電壓與基準(zhǔn)電壓，不受超級(jí)電容Cl電壓變化的影響，穩(wěn)壓電路可采用三端穩(wěn)壓器或穩(wěn)壓二極管等。濾波電容C2可濾去采樣電阻R2上的信號(hào)脈動(dòng)，使采樣信號(hào)平穩(wěn)、準(zhǔn)確。續(xù)流二極管D的作用是保護(hù)電子元件與回饋能量，當(dāng)開關(guān)管Q截止時(shí)會(huì)產(chǎn)生較高的自感電勢，續(xù)流二極管D可以吸收這部分能量并回饋到用電回路。信號(hào)器A是一種已有的非常成熟技術(shù)，可用CPU、運(yùn)算放大器、數(shù)字集成電路等實(shí)現(xiàn)其功能，開關(guān)管Q可用場效應(yīng)管等元件。
[0011]對(duì)照圖2，其構(gòu)是由超級(jí)電容Cl、電動(dòng)機(jī)H、開關(guān)管Q串聯(lián)成主工作回路，信號(hào)器A的采樣端2接超級(jí)電容Cl正極。工作時(shí)，超級(jí)電容Cl的電壓逐步下降，采樣端2的電壓也隨之逐步下降，于是通過信號(hào)器A內(nèi)部的反饋電路，改變輸出端I的占空比或頻率，使超級(jí)電容Cl輸出的電流保持在規(guī)定值。
【權(quán)利要求】
1.超級(jí)電容可調(diào)功率控制器，其特征是包括超級(jí)電容(Cl)、電動(dòng)機(jī)(H)、開關(guān)管(Q)、信號(hào)器(A)、輸出電阻(R1)、采樣電阻(R2)、濾波電容(C2)、穩(wěn)壓電路(W)、續(xù)流二極管(D)、轉(zhuǎn)換開關(guān)(K)，其中超級(jí)電容(Cl)、電動(dòng)機(jī)(H)、開關(guān)管(Q)、采樣電阻(R2)串聯(lián)成主工作回路，信號(hào)器(A)的信號(hào)輸出端(I)通過輸出電阻(Rl)接開關(guān)管(Q)的觸發(fā)極，信號(hào)器(A)的采樣端(2)接采樣電阻(R2)，電動(dòng)機(jī)(H)的二端并聯(lián)續(xù)流二極管(D)，采樣電阻(R2)的二端并聯(lián)濾波電容(C2)，信號(hào)器(A)的Vcc端通過穩(wěn)壓電路(W)接超級(jí)電容(Cl)，信號(hào)器(A)的狀態(tài)控制端(3、4、5)通過轉(zhuǎn)換開關(guān)(K)接信號(hào)器(A)的GND或Vcc。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超級(jí)電容可調(diào)功率控制器，其特征是:所述的超級(jí)電容(Cl)、電動(dòng)機(jī)(H)、開關(guān)管(Q)串聯(lián)成主工作回路，信號(hào)器(A)的采樣電阻(R2)接超級(jí)電容(Cl)正極。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的超級(jí)電容可調(diào)功率控制器，其特征是:所述的信號(hào)器(A)狀態(tài)控制端的數(shù)量可以增減。
【文檔編號(hào)】H02M3/156GK203788145SQ201420142391
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年3月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月27日
【發(fā)明者】向可為, 葛淇聰 申請人:南京西普爾科技實(shí)業(yè)有限公司