一种超级电容备份电源电路的制作方法

1.本实用新型涉及电子电路技术领域，特别涉及一种超级电容备份供电电路。


背景技术：

2.目前，通用型的宽范围供电的备份电源存在可靠性低的问题，以图1所示的备份电源电路为例，其输入电压范围为9～36v，由于电路中稳压二极管d22的参数特性是确定的，即限制了超级电容充满电的最高电压，如果输入直流电电压低于超级电容充满电的最高电压，超级电容则会充电不饱和，掉电时会造成dcdc转换模块的工作时间不足，而如果输入直流电电压高于超级电容充满电的最高电压，当超级电容充满电后，电流会经稳压二极管流过，使其发热，造成电能损耗。
3.同时，由于超级电容储能部分是并联到输入电源的主回路上，会使电源回路的输入电容很大，容易导致开关电源无法启动，也将影响备份电源的可靠性。
4.因此，有必要设计一种高可靠性的超级电容备份电源电路。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于：提供一种具有高可靠性的超级电容备份电源电路。
6.为了实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：
7.一种超级电容备份电源电路，其包括：
8.dc-dc转换模块；
9.开关模块；
10.超级电容储能模块；
11.dc-dc升压模块，以及电压检测模块；
12.其中，所述dc-dc转换模块，用于将输入的直流电转换成第一直流电，并经输出线路为负载供电；所述开关模块，用于控制所述输出线路与所述超级电容储能模块之间的充电线路的通断；所述dc-dc升压模块，用于将所述超级电容储能模块输出的直流电升压成第二直流电，并经所述输出线路为负载供电；所述电压检测模块，用于检测所述输出线路上的电压，并在所述输出线路上的电压低于阈值电压时，触发所述开关模块断开所述输出线路与所述超级电容储能模块之间的充电线路；而且，所述第一直流电的电压高于所述阈值电压，所述阈值电压高于所述第二直流电的电压。
13.根据一种具体的实施方式，本实用新型的超级电容备份电源电路中，所述开关模块包括三极管和mos管；其中，所述三极管的基极通过一个电阻与所述电压检测模块的控制输出端连接，其集电极与所述mos管的栅极连接，以及通过一个电阻连接至所述输出线路，其发射极接地；所述mos管的源极连接至所述输出线路，其漏极与所述超级电容储能模块的充电端连接。
14.根据一种具体的实施方式，本实用新型的超级电容备份电源电路中，所述超级电容储能模块包括多个超级电容；其中，多个所述超级电容依次串联，且每个所述超级电容均
并联一个相同阻值的电阻；而且，多个所述超级电容串联后成正极的一端通过一个电阻与所述mos管的漏极连接，多个所述超级电容串联后成负极的一端接地。
15.根据一种具体的实施方式，本实用新型的超级电容备份电源电路中，所述dc-dc升压模块包括dc-dc升压芯片、电感、整流二极管以及反馈电路；其中，所述dc-dc升压芯片的输入端分别与多个所述超级电容串联后成正极的一端以及所述电感的一端连接，其开关信号输出端分别与所述电感的另一端以及所述整流二极管的阳极连接，其反馈输入端与所述反馈电路连接；而且，所述整流二极管的阴极和所述反馈电路的反馈采样端均连接至所述输出线路。
16.根据一种具体的实施方式，本实用新型的超级电容备份电源电路中，所述电压检测模块包括电压检测芯片；其中，所述电压检测芯片的输入端连接至所述输出线路，其输出端通过一个电阻连接至所述三极管的基极。
17.根据一种具体的实施方式，本实用新型的超级电容备份电源电路中，所述dc-dc转换模块的输入为9～36v的直流电，输出为5v的直流电；所述超级电容储能模块的饱和电压为5v。
18.进一步地，所述dc-dc升压模块输出的第二直流电为4.7v。再进一步地，所述电压检测模块的阈值电压为4.8v。
19.综上所述，与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
20.1、本实用新型的超级电容备份电源电路，在外部输入的直流电正常工作时，通过dc-dc转换模块的输出对负载供电以及对超级电容储能模块进行充电，由于超级电容储能模块的饱和电压与dc-dc转换模块输出的第一直流电的电压相适配，不需要稳压二极管。而当失去外部输入的直流电时，由超级电容储能模块对负载供电，并通过dc-dc升压模块提高超级电容储能模块的输出电压，从而保证对负载供电的稳定。因此，本实用新型通过将超级电容储能模块设置于dc-dc转换模块的输出线路上，不需要使用稳压二极管，从而避免掉电工作时间不足、过充发热等情况，同时，避免在电源的主回路上接入较大的输入电容，适用于各种开关电源。
21.2、本实用新型的超级电容备份电源电路，通过电压检测模块检测线路上的电压，并在输出线路上的电压低于阈值电压时，触发开关模块断开输出线路与超级电容储能模块之间的充电线路，能够避免在外部输入直流电掉电时，超级电容储能模块边充边放的情况出现，损耗电能。
附图说明：
22.图1为现有技术的备份电源的电路图；
23.图2为本实用新型超级电容备份电源电路的电路结构示意图；
24.图3为本实用新型超级电容备份电源电路的电路图。
具体实施方式
25.下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步的详细描述。但不应将此理解为本实用新型上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本实用新型内容所实现的技术均属于本实用新型的范围。
26.如图2所示，本实用新型的超级电容备份电源电路100，其包括：dc-dc转换模块101、电压检测模块102、开关模块103、超级电容储能模块104以及dc-dc升压模块105。
27.当外部输入的直流电正常工作时，dc-dc转换模块101将输入的直流电转换成第一直流电，并经输出线路为负载供电；电压检测模块102检测到输出线路上的电压为第一直流电的电压，高于阈值电压，触发所述开关模块接通输出线路与所述超级电容储能模块104之间的充电线路，如此，超级电容储能模块104通过dc-dc转换模块101的输出线路进行充电。
28.而当外部输入的直流电掉电时，超级电容储能模块104利用其存储的电能通过输出线路对负载进行供电，维持负载的运行。此时，电压检测模块102检测到输出线路上的电压为超级电容储能模块104的放电电压，由于超级电容储能模块104随着其存储的电能减少，其放电电压也会降低，因此，为了保证负载的基本运行，当超级电容储能模块104的放电电压低于第二直流电时，则dc-dc升压模块105开始介入工作，将将超级电容储能模块104输出的直流电升压成第二直流电。同时，为了避免超级电容储能模块进行自充自放，损耗电能，电压检测模块102检测到输出线路上的电压低于阈值电压时，触发开关模块断开输出线路与所述超级电容储能模块104之间的充电线路。
29.同时，第一直流电的电压高于阈值电压，阈值电压高于第二直流电的电压。
30.本实用新型的超级电容备份电源电路，在外部输入的直流电正常工作时，通过dc-dc转换模块的输出线路对负载供电以及对超级电容储能模块进行充电，由于超级电容储能模块的饱和电压与dc-dc转换模块输出的第一直流电的电压相适配，不需要稳压二极管。而当外部输入的直流电掉电时，由超级电容储能模块对负载供电，其电压会逐渐降低，通过dc-dc升压模块提高超级电容储能模块的输出电压，从而保证对负载供电的稳定。因此，本实用新型通过将超级电容储能模块设置于dc-dc转换模块的输出线路，不需要使用稳压二极管，从而避免掉电工作时间不足或过充发热的情况，同时，避免在电源的主回路上接入较大的输入电容，适用于各种开关电源。
31.如图3所示，在实施时，本实用新型的超级电容备份电源电路中，dc-dc转换模块u2支持9～36v直流电转5v直流电。
32.开关模块包括三极管q9和mos管q4；其中，所述三极管q9的基极通过电阻r95与电压检测模块的控制输出端连接，其集电极与所述mos管q4的栅极连接，以及通过电阻r94连接至所述输出线路，其发射极接地。所述mos管q4的源极连接至所述输出线路，其漏极与所述超级电容储能模块的充电端连接。
33.电压检测模块包括电压检测芯片u17，所述电压检测芯片u17的输入端连接至所述输出线路，其输出端通过电阻r95连接至所述三极管的基极。超级电容储能模块包括超级电容ec9和超级电容ec10，超级电容ec9和超级电容ec10的饱和电压均为2.5v，而且，超级电容ec9和超级电容ec10串联在一起，超级电容ec10的正极通过电阻r42与所述mos管q4的漏极连接，超级电容ec9的负极接地；同时，超级电容ec9和超级电容ec10分别并联由相同阻值的电阻，即电阻r187与电阻r186，如此，可保证超级电容ec9和超级电容ec10的电压是基本一致的。
34.dc-dc升压模块包括dc-dc升压芯片u15、电感l1、整流二极管d20以及反馈电路；其中，所述dc-dc升压芯片u15的输入端in分别与超级电容ec10的正极以及所述电感l1的一端连接，其开关信号输出端sw分别与所述电感l1的另一端以及所述整流二极管d20的阳极连
接，其反馈输入端fb与所述反馈电路连接；而且，所述整流二极管d20的阴极和所述反馈电路的反馈采样端均连接至所述输出线路。具体的，反馈电路采用电阻分压的方式对输出线路上的电压进行采样，并输入给dc-dc升压芯片u15的反馈输入端fb。
35.在具体实施时，dc-dc升压模块输出的第二直流电为4.7v，电压检测模块的阈值电压为4.8v。同时，本领域技术人员可以根据实际使用需求，对元器件类型和型号，以及外围辅助电路进行合理地选择。
36.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。