一种简单可靠的超级电容充电方案：可以自动限制输入电流幅值

大家好我是Helen Chen

来自德州仪器升压电源产品线的

应用工程师

我从事电源产品的设计

已经有14年了

熟悉 Buck, boost

flyback等

电源产品的设计

对电源产品的布板

磁性元器件的设计和

EMI解决方案有一定的研究

今天我将给大家介绍一种

简单可靠

并且非常便宜的超级电容的

充电方案

超级电容由于其充放电次数多

能够快速的吸收和释放能量

安全可靠 逐渐替代

传统的清算电池和锂电池

得到了广泛的应用

在许多系统配置中都使用了

超级电容作为后备储能装置

现在有很多方法为超级电容充电

如图所示的恒定电流

恒定电压控制模式

是比较常用和优选的方案

在充电周期开始时

充电电路在恒定电流模式下工作

为超级电容提供恒定的电流

使得其电压线性增加

超级电容被充电到目标电压后

恒定电压还被激活

控制超级电容电压保持恒定

以避免过度充电

这种常用方法的缺点是控制复杂

对队员控制芯片的要求比较高

你要成本比较高

TI参考设计PNP15044

就是针对这一问题而设计的

它为消费者提供了一种

简单可靠的超级电容的充电方案

它支持2.5到6伏输入

能有效地将启动和正常工作时的

最大电流控制在3安培以下

超级电容充电结束后

可以实现恒压控制

把芯片关掉后

输入侧和输出侧可以彻底断开

简单便宜 尺寸小

下面我给大家简要介绍一下

PNP15044的工作原理

这是TI参考设计

PNP15044的系统框图

我们可以看到

该方案采用了反击拓普

但是变压器的原边和副边

是共低的

在给超级电容充电的时候

TPS61087

一直工作在限流状态

当超级电容充满电后

TPS61087

工作在 Duck 模式

这样输出电压就被稳定在设定值

保证超级电容不会过充

下面我给大家看一下

TI参考设计

PNP15044的实验结果

这是启动波形我们可以看到

不管负载电容量是多少

输入电流都小于

TPS61087的峰值限流值

只有1.3安

我们可以通过改变

反击变压器原副边的杂比

来改变充电速度

原边对副边的杂比越高

充电速度越快

这是启动过程中的开关波形

和原边电流波形

我们可以看到

只要输出电压

低于13.5伏的设定值

TPS61087

就一直工作在限流状态

不管输出电压升到几幅

原边峰值电流始终限在4.4安

这是输出电容

充满电后的工作波形

由于占空比很小

因此原边电流非常小

输出电压保持在设定值

13.5伏不变

以上是TI参考设计

PNP15044的简单介绍

大家也可以在

TI.com上搜索

PNP15044

获取更加完整的设计文件

感谢大家的观看

大家好我是Helen Chen

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应用工程师

我从事电源产品的设计

已经有14年了

熟悉 Buck, boost

flyback等

电源产品的设计

对电源产品的布板

磁性元器件的设计和

EMI解决方案有一定的研究

今天我将给大家介绍一种

简单可靠

并且非常便宜的超级电容的

充电方案

超级电容由于其充放电次数多

能够快速的吸收和释放能量

安全可靠 逐渐替代

传统的清算电池和锂电池

得到了广泛的应用

在许多系统配置中都使用了

超级电容作为后备储能装置

现在有很多方法为超级电容充电

如图所示的恒定电流

恒定电压控制模式

是比较常用和优选的方案

在充电周期开始时

充电电路在恒定电流模式下工作

为超级电容提供恒定的电流

使得其电压线性增加

超级电容被充电到目标电压后

恒定电压还被激活

控制超级电容电压保持恒定

以避免过度充电

这种常用方法的缺点是控制复杂

对队员控制芯片的要求比较高

你要成本比较高

TI参考设计PNP15044

就是针对这一问题而设计的

它为消费者提供了一种

简单可靠的超级电容的充电方案

它支持2.5到6伏输入

能有效地将启动和正常工作时的

最大电流控制在3安培以下

超级电容充电结束后

可以实现恒压控制

把芯片关掉后

输入侧和输出侧可以彻底断开

简单便宜 尺寸小

下面我给大家简要介绍一下

PNP15044的工作原理

这是TI参考设计

PNP15044的系统框图

我们可以看到

该方案采用了反击拓普

但是变压器的原边和副边

是共低的

在给超级电容充电的时候

TPS61087

一直工作在限流状态

当超级电容充满电后

TPS61087

工作在 Duck 模式

这样输出电压就被稳定在设定值

保证超级电容不会过充

下面我给大家看一下

TI参考设计

PNP15044的实验结果

这是启动波形我们可以看到

不管负载电容量是多少

输入电流都小于

TPS61087的峰值限流值

只有1.3安

我们可以通过改变

反击变压器原副边的杂比

来改变充电速度

原边对副边的杂比越高

充电速度越快

这是启动过程中的开关波形

和原边电流波形

我们可以看到

只要输出电压

低于13.5伏的设定值

TPS61087

就一直工作在限流状态

不管输出电压升到几幅

原边峰值电流始终限在4.4安

这是输出电容

充满电后的工作波形

由于占空比很小

因此原边电流非常小

输出电压保持在设定值

13.5伏不变

以上是TI参考设计

PNP15044的简单介绍

大家也可以在

TI.com上搜索

PNP15044

获取更加完整的设计文件

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