[实用新型]一种超级电容大电流充放电电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及电子电路领域，具体涉及一种超级电容大电流充放电电路。 

背景技术

在电子产品中，常常会使用超级电容组进行储能，为后级供电的情况，超级电容的优点是功率密度高、充放电时间短、循环寿命长、工作温度范围宽，这些特性使得超级电容非常适合于需要快速提供大功率输出的场合。超级电容已经广泛应用于汽车电子、绿色新电源、航空等多种领域，其在实际应用中的可靠性得到了验证。成功的案例包括上海推出的超级电容公交车，采用超级电容作为动力来源；Airbus空中客车公司在A380上采用了100F的超级电容为登机门、应急门提供动力。 

在常见的电路设计中，基本都采用充电管理电路对超级电容充电，负载需要供能时由超级电容放电来实现，供能的因素涉及到负载需求能量的周期、每周期需求能量多少、每周期充入的能量以及高温等恶劣环境下的充放电效率等。 

其中超级电容组中的超级电容可通过并联实现容量的扩展，也可以通过串联实现电压的升高(普通的超级电容满电电压为2.7V)，数量越多，容量越大，可存储的能量也越多，在后段单位时间需求能量较多的情况下，提高存储容量更能满足能量需求，但也同时对单位时间充入的能量也提出了相应要求，即对充放电电能力的要求。 

在超级电容通常应用情况下，充放电周期都较长，从几秒到到数分钟数小时不等，如上面提到的“Airbus空中客车公司在A380上采用了100F的超级电容为登机门、应急门提供动力”案例，案例中登机门与应急门的开启关闭频率较低，有充足的时间进行超级电容充电动作，并且使用次数较少，超级电容采用容量冗余设计后，一次充电甚至可进行多次开关们动作。 

但是，在一些特殊场合，例如本文中要介绍的与卫星通信的天线部分的供能场合，此天线是用于北斗手持型用户机的外置天线，承担了手持机与北斗卫星通信实现信息交互的重要功能，并且对发射持续时间以及发射周期提出了明确要求，即对超级电容部分的单位时间内供能以及充放电时间提出了挑战。 

在此天线中，要求超级电容在1秒频度下，其中300mS输出功率为29.7W，剩余700mS为发射间隙，用于充电管理电路对超级电容组进行充能。且由于此天线能量供应紧张的背景下，就对能量传递的效率提出了要求。在此关于超级电容组的能量选择，作个简单说明：通过计算可知，在发射时超级电容需要能够输出7A的电流。由于采用2个2并2串超级电容组并联，减少电流的压力，将每组电流压力降到3.5A，即分配到每个电容单体的脉冲电流为 1.75A，远远小于一般超级电容的瞬冲电流指标(此10F超级电容脉冲电流可以达到5.87A)，故，只要所选超级电容组大于10F，则可满足放电能量需求。故对充放电能力要求与超级电容组容量并无直接关联。 

综上，充电电流需达到2.4A才能满足供能需求，在此就需要一种大电流充电电路来满足后段能量需求，市面上普通的高效充电管理IC很难达到此大电流，如较突出的凌特的LC4425，在LDO模式工作时效率最高，但最大充电电流不大于2A，无法满足要求。 

实用新型内容

为克服上述现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供能够很好的实现大电流充放电的一种超级电容大电流充放电电路。 

为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：一种超级电容大电流充放电电路，包括两组充电管理电路和两组超级电容组，其中，第一充电管理电路与第一超级电容组连接，第一超级电容组与电流平衡电路相连接；第二充电管理电路与第二超级电容组连接，第二超级电容组与电流平衡电路相连接；电流平衡电路与负载相连接。 

本实用新型采用上述技术方案的有益效果是：本实用新型通过第一充电管理电路和第一超级电容组，第二充电管理电路和第二超级电容组形成两套功能协调工作，能够满足大电流使用的场合，再通过电流平衡电路可有效平衡放电时两套功能系统的电压差，本实用性电路并非单纯提高充电电流，而是通过增加供能储能电路，间接倍增了充电电流，也就提高了供能效率，组合电路实现了更大电流充放电。 

附图说明

图1为本实用新型的电路工作方式结构示意图。 

图2为本实用新型第一充电管理电路及第一超级电容组电路图。 

图3为本实用新型第二充电管理电路及第二超级电容组电路图。 

图4为本实用新型放电电流平衡电路图。 

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明，但不构成对本实用新型的任何限制。