本實用新型涉及電子電路技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種均壓電路。

背景技術(shù)：

超級電容是一種具有高能量密度的新型儲能元件，其具有的比功率高、充電速度快以及循環(huán)使用壽命長等特點，使其自然而然地成為了近年來所廣泛研究并使用的重要的儲能設(shè)備之一。但由于其單體電壓過低，為了滿足大功率儲能系統(tǒng)對于容量及電壓的要求，通常都是將多個超級電容進行串并聯(lián)組合，形成一個超級電容器組件以供使用。但由于單體電容器參數(shù)的分散性以及單體漏電流、等效串聯(lián)電阻等因素的影響，使得超級電容器組件的使用壽命和可靠性都大打折扣。因此，為了更好的利用超級電容器，提高儲能效率，對超級電容器組件進行均壓控制具有十分重要的意義。

圖3為現(xiàn)有技術(shù)中超級電容的電阻均壓方案示意圖，圖3中只畫出了8個超級電容單體(SC1至SC8)進行說明，在充電時，該方案通過監(jiān)測超級電容單體上的電壓，當超級電容單體的電壓過高時，打開相應(yīng)的開關(guān)Si(這里i＝1..8)，超級電容上的能量通過電阻(R1至R8)以發(fā)熱的形式消耗掉，實現(xiàn)均壓。這種方案中超級電容均壓效率低，充電時間長，而且需要使用電阻消耗能量，能耗利用率低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一。為此，本實用新型的目的在于提出一種均壓效率高的均壓電路。

根據(jù)本實用新型實施例的均壓電路，應(yīng)用于若干個串聯(lián)的超級電容組成的超級電容組，所述均壓電路包括控制電路、變壓器、變壓器原邊電路和若干個全橋整流電路；

所述變壓器原邊電路的一端與所述變壓器的原邊繞組連接，另一端分別與所述超級電容組中的第一個超級電容和最后一個超級電容連接；

所述變壓器的原邊繞組與多個副邊繞組耦接，每一個所述副邊繞組均連接一個所述全橋整流電路，且每一個所述全橋整流電路均連接一個所述超級電容；

所述控制電路分別與每一個所述超級電容和每一個所述全橋整流電路連接；

所述控制電路用于檢測每一個所述超級電容的電壓值，并計算所述電壓值的平均值，以找到所述超級電容組中電壓值小于所述平均值、且電壓值最小的超級電容，并在找到所述電壓值最小的超級電容時，打開與所述電壓值最小的超級電容連接的全橋整流電路，以對所述電壓值最小的超級電容充電，使所述電壓值最小的超級電容充電后的電壓值達到所述平均值。

根據(jù)本實用新型實施例的均壓電路，采用能量轉(zhuǎn)移的方式實現(xiàn)串聯(lián)的超級電容單體間的均壓，通過控制電路檢測每一個所述超級電容的電壓值，計算超級電容組中所有超級電容的電壓值的平均值，并對每一個超級電容的電壓值與平均值作對比，以找到超級電容組中電壓值小于所述平均值、且電壓值最小的超級電容，然后打開該電壓值最小的超級電容相應(yīng)的全橋整流電路，以對該電壓值最小的超級電容充電，使該電壓值最小的超級電容充電的電壓值達到所述平均值，從而將超級電容組的整體能量進行均衡，避免了現(xiàn)有技術(shù)中被動地將多余能量用電阻消耗掉，從而提高了均衡效率和速度。

另外，根據(jù)本實用新型上述實施例的均壓電路，還可以具有如下附加的技術(shù)特征：

進一步地，在本實用新型的一個實施例中，所述全橋整流電路為MOSFET全橋整流電路。

進一步地，在本實用新型的一個實施例中，每一個所述全橋整流電路均包括：脈沖控制電路、驅(qū)動電路、第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管和第四MOS管；

所述脈沖控制電路用于控制所述驅(qū)動電路的驅(qū)動時序；

所述驅(qū)動電路分別與所述第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管和第四MOS管的柵源極連接，用于驅(qū)動所述第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管和第四MOS管工作；

所述第一MOS管的源極分別與所述全橋整流電路對應(yīng)的變壓器的副邊繞組的第一端和所述第三MOS管的漏極連接，所述第一MOS管的漏極與所述全橋整流電路對應(yīng)的超級電容的第一端連接；

所述第二MOS管的源極分別與所述第四MOS管的漏記和所述全橋整流電路對應(yīng)的變壓器的副邊繞組的第二端連接，所述第二MOS管的漏極與所述全橋整流電路對應(yīng)的超級電容的第一端連接；

所述第三MOS管的源極和所述第四MOS管的源極分別與所述全橋整流電路對應(yīng)的超級電容的第二端連接；

所述全橋整流電路對應(yīng)的變壓器的副邊繞組的第一端的電壓值大于所述全橋整流電路對應(yīng)的變壓器的副邊繞組的第二端的電壓值時，所述第一MOS管和所述第四MOS管導(dǎo)通，且所述第二MOS管和所述第三MOS管關(guān)閉；

所述全橋整流電路對應(yīng)的變壓器的副邊繞組的第一端的電壓值小于所述全橋整流電路對應(yīng)的變壓器的副邊繞組的第二端的電壓值時，所述第二MOS管和所述第三MOS管導(dǎo)通，且所述第一MOS管和所述第四MOS管關(guān)閉。

進一步地，在本實用新型的一個實施例中，所述第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管和第四MOS管均為N溝通增強型MOS管。

進一步地，在本實用新型的一個實施例中，所述變壓器原邊電路為推挽正激電路。

進一步地，在本實用新型的一個實施例中，所述控制電路包括檢測器、計算器和比較器；

所述檢測器用于檢測每一個所述超級電容的電壓值；

所述計算器用于計算所述超級電容組中所有超級電容的電壓值的平均值；

所述比較器用于對每一個所述超級電容的電壓值與所述平均值作對比，以找到所述超級電容組中電壓值小于所述平均值，且電壓值最小的超級電容。

進一步地，在本實用新型的一個實施例中，所述脈沖控制電路采用PWM控制方式。

本實用新型的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本實用新型的實踐了解到。

附圖說明

本實用新型的上述和/或附加的方面和優(yōu)點從結(jié)合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1是根據(jù)本實用新型一實施例的均壓電路的電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1中全橋整流電路的電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是現(xiàn)有技術(shù)中超級電容電阻均壓電路的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

為使本實用新型的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式做詳細的說明。附圖中給出了本實用新型的若干實施例。但是，本實用新型可以以許多不同的形式來實現(xiàn)，并不限于本文所描述的實施例。相反地，提供這些實施例的目的是使對本實用新型的公開內(nèi)容更加透徹全面。

需要說明的是，當元件被稱為“固設(shè)于”另一個元件，它可以直接在另一個元件上或者也可以存在居中的元件。當一個元件被認為是“連接”另一個元件，它可以是直接連接到另一個元件或者可能同時存在居中元件。本文所使用的術(shù)語“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“上”、“下”以及類似的表述只是為了說明的目的，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。

在本實用新型中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本實用新型中的具體含義。本文所使用的術(shù)語“及/或”包括一個或多個相關(guān)的所列項目的任意的和所有的組合。

請參閱圖1，本實用新型一實施例提出的均壓電路，應(yīng)用于若干個串聯(lián)的超級電容組成的超級電容組200，本實施例中，以該超級電容組200中包括8個超級電容為例進行說明，該超級電容組200中的超級電容分別為SC1、SC2、SC3、SC4、SC5、SC6、SC7、SC8，本實施例中，所述超級電容組200的第一個超級電容SC1和最后一個超級電容SC8分別接入外接的供電電壓。

所述均壓電路包括控制電路101、變壓器102、變壓器原邊電路103和與8個超級電容對應(yīng)的8個全橋整流電路104a、104b、104c、104d、104e、104f、104g、104h。

所述控制電路101分別與每個超級電容SC1、SC2、SC3、SC4、SC5、SC6、SC7、SC8連接，所述控制電路101還與每個全橋整流電路104a、104b、104c、104d、104e、104f、104g、104h連接，所述控制電路101用于檢測每個超級電容的電壓值，計算所述超級電容組200中所有超級電容的電壓值的平均值，并對每個超級電容SC1、SC2、SC3、SC4、SC5、SC6、SC7、SC8的電壓值與所述平均值作對比，以找到所述超級電容組200中電壓值小于所述平均值、且電壓值最小的超級電容。

作為本實用新型的一個示例，所述控制電路101具體可以包括檢測器1011、計算器1012和比較器1013；

所述檢測器1011用于檢測每個超級電容SC1、SC2、SC3、SC4、SC5、SC6、SC7、SC8的電壓值；

所述計算器1012用于計算所述超級電容組200中所有超級電容的電壓值的平均值；

所述比較器1013用于對每個超級電容SC1、SC2、SC3、SC4、SC5、SC6、SC7、SC8的電壓值與所述平均值作對比，以找到所述超級電容組200中電壓值小于所述平均值，且電壓值最小的超級電容，具體實施時，可以通過對控制電路101進行編程，以實現(xiàn)檢測器1011、計算器1012和比較器1013的各自功能。

所述變壓器102包括原邊繞組102A及與所述原邊繞組102A耦接的若干個副邊繞組102B，所述副邊繞組102B的數(shù)量與全橋整流電路的數(shù)量x相同，每個所述副邊繞組102B分別與對應(yīng)的全橋整流電路連接；

所述變壓器原邊電路103的一端與所述變壓器102的原邊繞組102A連接，另一端分別與所述超級電容組200中的第一個超級電容SC1和最后一個超級電容SC8連接，具體在本實施例中，所述變壓器原邊電路103可以為推挽正激電路。

本實施例中，每個全橋整流電路分別與每個所述超級電容對應(yīng)連接，具體為全橋整流電路104a與超級電容SC1連接，全橋整流電路104b與超級電容SC2連接，全橋整流電路104c與超級電容SC3連接，以此類推，全橋整流電路104h與超級電容SC8連接。

其中，所述控制電路101還用于在找到所述超級電容組200中電壓值小于所述平均值、且電壓值最小的超級電容時，例如該電壓值最小的超級電容為SC3，打開該電壓值最小的超級電容相應(yīng)的全橋整流電路，即控制電路101打開全橋整流電路104c，以對該電壓值最小的超級電容SC3充電，使該電壓值最小的超級電容SC3充電后的電壓值達到所述平均值。

根據(jù)本實用新型實施例的均壓電路，采用能量轉(zhuǎn)移的方式實現(xiàn)串聯(lián)的超級電容單體間的均壓，通過控制電路檢測每個所述超級電容的電壓值，計算超級電容組中所有超級電容的電壓值的平均值，并對每個超級電容的電壓值與平均值作對比，以找到超級電容組中電壓值小于所述平均值、且電壓值最小的超級電容，然后打開該電壓值最小的超級電容相應(yīng)的全橋整流電路，以對該電壓值最小的超級電容充電，使該電壓值最小的超級電容充電的電壓值達到所述平均值，從而將超級電容組的整體能量進行均衡，避免了現(xiàn)有技術(shù)中被動地將多余能量用電阻消耗掉，從而提高了均衡效率和速度。

可以理解的，本實施例是以超級電容組中包括8個超級電容為例進行說明，若超級電容組中的超級電容數(shù)量較多時，例如，超級電容組中有1024個超級電容，則可以以8個超級電容為一組進行均壓，這樣就有128個上述的均壓電路，即每8個超級電容對應(yīng)一個變壓器和一個控制電路，每個變壓器對應(yīng)一個變壓器原邊電路。此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該了解，實際實施時，變壓器副邊繞組的數(shù)量,即每一組中包含超級電容的數(shù)量可以根據(jù)實際情況進行確定。

進一步地，請參閱圖2，作為一個具體示例，每個全橋整流電路為MOSFET全橋整流電路，每個全橋整流電路均包括：脈沖控制電路、驅(qū)動電路、第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管和第四MOS管，具體的，所述第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管和第四MOS管均為N溝通增強型MOS管。

下面以與超級電容SC1對應(yīng)的全橋整流電路104a為例，進行詳細說明。

該全橋整流電路104a具體包括：脈沖控制電路1041a、驅(qū)動電路1042a、第一MOS管M1a、第二MOS管M2a、第三MOS管M3a和第四MOS管M4a。

所述脈沖控制電路1041a用于控制所述驅(qū)動電路1042a的驅(qū)動時序，具體地，所述脈沖控制電路1041a采用PWM控制方式。

所述驅(qū)動電路1042a分別與所述第一MOS管M1a的柵源極、第二MOS管M2a的柵源極、第三MOS管M3a的柵源極以及第四MOS管M4a的柵源極連接，用于驅(qū)動所述第一MOS管M1a、第二MOS管M2a、第三MOS管M3a和第四MOS管M4a工作；

所述第一MOS管M1a的源極分別與所述全橋整流電路104a對應(yīng)的變壓器的副邊繞組的第一端N1和所述第三MOS管M3a的漏極連接，所述第一MOS管M1a的漏極與所述全橋整流電路104a對應(yīng)的超級電容SC1的第一端連接；

所述第二MOS管M2a的源極分別與所述第四MOS管M4a的漏記和所述全橋整流電路104a對應(yīng)的變壓器的副邊繞組的第二端N2連接，所述第二MOS管M2a的漏極與所述全橋整流電路104a對應(yīng)的超級電容SC1的第一端連接；

所述第三MOS管M3a的源極和所述第四MOS管M4a的源極分別與所述全橋整流電路104a對應(yīng)的超級電容SC1的第二端連接；

所述全橋整流電路104a對應(yīng)的變壓器的副邊繞組的第一端N1的電壓值V1大于所述全橋整流電路104a對應(yīng)的變壓器的副邊繞組的第二端N2的電壓值V2時，所述第一MOS管M1a和所述第四MOS管M4a導(dǎo)通，且所述第二MOS管M2a和所述第三MOS管M3a關(guān)閉；

所述全橋整流電路104a對應(yīng)的變壓器的副邊繞組的第一端N1的電壓值V1小于所述全橋整流電路104a對應(yīng)的變壓器的副邊繞組的第二端N2的電壓值V2時，所述第二MOS管M2a和所述第三MOS管M3a導(dǎo)通，且所述第一MOS管M1a和所述第四MOS管M4a關(guān)閉。

與傳統(tǒng)的二極管全橋整流電路相比，本示例中的MOSFET全橋整流電路，可以提高均衡效率和速度，由于超級電容充電電流大，普通功率二極管全橋存在至少1V的壓降，使得變壓器副邊無法出大電流給電容充電。另外，大充電電流時全橋二極管損耗大，而采用MOSFET全橋整流電路時，可以極大降低損耗。

在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點包含于本實用新型的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)合。

以上所述實施例僅表達了本實用新型的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本實用新型專利范圍的限制。應(yīng)當指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本實用新型的保護范圍。因此，本實用新型專利的保護范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準。