[发明专利]以超级电容为储能核心的集成后备电源单元及实现方法

权利要求书

1.一种以超级电容为储能核心的集成后备电源单元，其特征在于：包括输入电压检测电路、输入电流检测电路、超级电容充电电路、超级电容充电均衡电路、升压电路、输出电压检测电路、输出电流检测电路和控制模块；电路连接关系为：输入电压检测电路、输入电流检测电路、超级电容充电电路、升压电路、输出电流检测电路和输出电压检测电路依次连接，超级电容充电均衡电路和升压电路分别与待充电的超级电容连接，输入电压检测电路、输入电流检测电路、输出电流检测电路和输出电压检测电路分别通过ADC接口和控制接口与控制模块相连接。

2.根据权利要求1所述的以超级电容为储能核心的集成后备电源单元，其特征在于：所述电源单元采用型号为LTC3350电源管理芯片，LTC3350电源管理芯片集成了所述超级电容充电电路的一个超级电容充电控制器、升压电路的一个升压控制器以及超级电容充电均衡电路，超级电容充电电路还采用型号为NTMFS4C024NT1G的第一MOS管和型号为IHLP5050FDER2R2M01的电感，超级电容升压电路采用型号为NTMFS4C024NT1G的第二MOS管和型号为IHLP5050FDER2R2M01的电感，控制模块采用型号为LPC4337的MCU，输入电压检测电路采用第一分压电阻组，输入电流检测电路采用型号为ADM4037第一差分放大器和第一毫欧电阻，输出电压检测电路采用第二分压电阻组，输出电流检测电路采用型号为ADM4037第二差分放大器和第二毫欧电阻，所述的超级电容为四个，型号为BCAP0360 P270 S18；连接关系为：LPC4337MCU通过ADC接口分别连接第一分压电阻组的中心抽头和第一差分放大器ADM4037的OUT端口，第一差分放大器ADM4037的RS+端连接第一毫欧电阻的一端，RS-端连接第一毫欧电阻的另一端，第一毫欧电阻的另一端分别连接第一MOS管NTMFS4C024NT1G的D极和第二毫欧电阻的一端，超级电容充电控制器连接第一MOS管NTMFS4C024NT1G的G极，升压控制器连接第二MOS管NTMFS4C024NT1G的G极，第一MOS管NTMFS4C024NT1G的S极和第二MOS管NTMFS4C024NT1G的D极同时连接着电感IHLP5050FDER2R2M01的一端，LPC4337MCU通过I2C接口与LTC3350电源管理芯片连接，LPC4337MCU通过ADC接口分别连接第二分压电阻组的中心抽头和第二差分放大器ADM4037的OUT端口，第二差分放大器ADM4037的RS+端连接第二毫欧电阻的一端，RS-端连接第二毫欧电阻的另一端，四个超级电容为依次串联连接，串联后的超级电容正极连接着电感IHLP5050FDER2R2M01的另一端，负极接地，超级电容充电均衡电路通过IO接口分别连接四个超级电容。

3.一种如权利要求1或权利要求2所述的以超级电容为储能核心的集成后备电源单元的实现方法，其特征在于：首先输入电压经过输入电压检测电路和输入电流检测电路进入后级电路，控制模块的MCU通过ADC接口获取输入电压和电流数据；然后输入电压分成两路，一路给由电源管理芯片内部超级电容充电控制器，控制由第一MOS管和电感组成的超级电容充电电路，电路开始充电；充电过程中，由电源管理芯片内部的超级电容充电均衡电路控制每个超级电容的充电电压；当输入电压不正常时，超级电容通过电源管理芯片内部的升压控制器控制第二MOS管和电感以及其他外部器件形成的升压电路给后级电路供电，实现超级电容作为储能核心后备电源，最后，控制模块的MCU通过I2C接口与电源管理芯片进行数据交换。