[发明专利]恒压输出装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种输出稳定的恒定电压的装置，特别是涉及一种用于法拉电容的恒压输出装置。

背景技术

法拉电容，又名电化学电容器或超级电容，是上世纪七、八十年代发展起来的一种新型的储能装置。它是一种介于传统电容器与电池之间、具有特殊性能的电源，主要依靠双电层和氧化还原假电容电荷储存电能，因而不同于传统的化学电源。法拉电容的突出优点是功率密度高、充放电时间短、循环寿命长以及工作温度范围宽。所以有着广阔的应用前景，特别是在一些领域中可以取代蓄电池，并实现产品服役周期内不用更换蓄电池的目标，从而成为真正的免维护备用电源。

但是法拉电容和普通电容有相似的放电曲线，即负载一定时，输出电压按指数曲线下降。但是，用法拉电容作为备用电源时，总是希望其能够持续地输出恒定电压，因此就需要采用稳压电路来使得所述法拉电容作为电源能够输出很定电压。

然而若采用降压稳压电路，则法拉电容电压必须大于输出电压，当法拉电容电压与输出电压相等时，降压电路将无法继续工作，会造成剩余电量无法充分利用。

此外若采用升压稳压电路，则法拉电容电压不能超过输出电压，当法拉电容电压放电至1/3～1/4电压时，升压电路将无法继续工作，同样会造成法拉电容电量无法充分利用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中法拉电容存储的电量无法充分利用的缺陷，提供一种恒压输出装置，通过使用具有升压和降压功能的稳压电路来提高法拉电容中电量的利用率。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：

本发明提供了一种恒压输出装置，包括一法拉电容、用于存储所述法拉电容输出的电能并输出电压至一外界负载的一储能单元、用于控制所述法拉电容和所述储能单元之间电导通或断开的一开关单元、用于采集所述储能单元输出的电压的一电压采样单元以及用于生成控制所述开关单元开启或闭合的一脉冲信号的一控制单元；其中所述法拉电容通过所述开关单元为所述储能单元提供电能，所述控制单元还基于所述储能单元输出的电压和所述法拉电容输出的电压调节所述脉冲信号的脉冲宽度。

较佳地，所述恒压输出装置还包括多个法拉电容，各个法拉电容相互并联连接并且均通过所述开关单元为所述储能单元提供电能。

较佳地，所述储能单元包括一储能元件、一输出开关模块和一电压维持模块，所述控制单元还用于控制所述输出开关模块的开启或闭合；其中当所述输出开关模块闭合时，所述储能元件接收并存储所述法拉电容输出的电能，所述电压维持模块维持所述储能单元输出至所述外界负载的电压；当所述输出开关模块开启时，所述储能元件输出电压至外界负载并为所述电压维持模块补充电能。

较佳地，所述开关单元包括一第一MOS管，所述第一MOS管的栅极与所述控制单元电连接，所述第一MOS管的漏极与所述法拉电容电连接，而且所述第一MOS管的源极与所述储能单元电连接。

较佳地，所述开关单元还包括用于驱动所述第一MOS管的一第一驱动器，所述第一驱动器串接于所述第一MOS管的栅极和所述控制单元之间。

较佳地，所述输出开关模块包括一第二MOS管，所述第二MOS管的栅极与所述控制单元电连接，所述第二MOS管的漏极与所述储能元件电连接，所述第二MOS管的源极接地。

较佳地，所述输出开关模块还包括用于驱动所述第二MOS管的一第二驱动器，所述第二驱动器串接于所述第二MOS管的栅极和所述控制单元之间。

较佳地，所述电压维持模块包括一电解电容，所述电解电容的阳极电连接于所述第二MOS管的漏极，所述电解电容的阴极接地。

较佳地，所述电压维持模块还包括一第一续流二极管，所述第一续流二极管串接于所述第二MOS管的漏极和所述电解电容的阳极之间，其中所述第一续流二极管的阳极电连接于所述第二MOS管的漏极，所述第一续流二极管的阴极电连接于所述电解电容的阳极。

较佳地，所述电压维持模块还包括一第二续流二极管，所述第二续流二极管的阳极电连接于所述第一MOS管的源极，所述第二续流二极管的阴极电连接于所述电解电容的阴极。

本发明的积极进步效果在于：

本发明的恒压输出装置通过采用具有降压和升压功能的稳压电路，当法拉电容电压高于输出电压时自动进行降压稳压。随着法拉电容电压的下降，当法拉电容小于等于输出电压时，自动转为升压稳压。从而使得所述法拉电容中剩余电量在整个电容存储电量的比例将进一步地缩小，从而实现法拉电容的充分利用。

附图说明