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2.7v超级电容充电电路图大全(三款模拟电路设计原理图详解 ...

2019-06-30

许多系统配置都使用超级电容组作为后备能量存储组件。一开始,设计工程师需要确定其能量存储配置目标,然后决定可用多大电压来存储能量。解决方案选择取决于负载的功率和电压要求,以及超级电容的能量和电压能力。在确定了最佳解决方案后,还必须对整体性能与成本进行平衡。选定超级电容后,系统工程师还必须选择为超级电容充电的目标电压,其根据是超级电容的定额曲线。大多数超级电容单元的额定电压范围为室温下2.5V-3.3V,此额定值在更高温度时下降,随之带来更长的预期寿命。通常,充电目标电压设置值应低于最大额定电压,以延长超级电容的工作寿命。接下来需要选择超级电容组的预期电压和SW2拓扑。超级电容组配置可为并联、串联或者并联的串联电容串组合。因为单元电容电压额定值通常低于3.3V,且负载常常需要相等或更高的供电电压,所以针对电容单元配置和SW2的选项是,使用一个电容单元与一个升压转换器,或串联的多个电容单元与一个降压或降压-升压稳压器。若使用升压配置,我们必须确保在超级电容放电时,电压不会下降至低于SW2的最小工作输入电压。该电压下降可能多达超级电容充电电压的一半之多,为此,我们举一个由串联超级电容组合和一个简单降压稳压器(SW1)组成的超级电容组的例子。然后,如果能量要求需要的话,将并联多个串联电容串。如果选择超级电容的串联组合,则必须根据电容串顶端的最大预期电压来选择所用电容单元的数目。更多的串联电容意味着超级电容串的电容值更小而电压更高。例如,假设选择使用两串由四个2.7V 10F电容组成的电容串和由八个相同电容(串联)组成的一个电容串。虽然两种配置可存储总电荷和能量是相同的,但电容串的可用电压范围使单个串联串具有优势。例如,如果有一个需要5V偏压的负载,则SW2需要的电压为6V左右(考虑到其最大占空比和其他压差因素)。第三个系统挑战来自如何为超级电容组充电。一开始,当超级电容电压为0时,由于高电容值,SW1 需要在类似输出短路的条件下工作相当长时间。常规 SW1 可能陷于打嗝模式而无法为超级电容充电。为了保护超级电容和 SW1,在充电阶段开始时需要附加的电流限制功能。一种令人满意的解决方案是让 SW1 在几乎无输出电压的条件下提供加长时间的连续充电电流。用超级电容取代上面电路中的太阳能板,使用的超级电容组为200F,初始电压为10.8V.将电路输出电压调到5V,电流调节到180mA左右.由实验可以发现电容放电1h左右,电压下降了1V,具有在晴天时电池板对手机电池的充电效果,具有随时性,可以与太阳能电池板结合,实现优势互补.

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