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