法拉電容應(yīng)用電路圖（三）

在該應(yīng)用中，于正常操作期間將兩個(gè)串聯(lián)超級(jí)電容器充電至 5V，以在主電源出現(xiàn)故障時(shí)提供所需的后備電源。只要主電源接入，LTC3536 就將處于靜態(tài)電流非常低的突發(fā)模式 （Burst Mode） 操作，從而最大限度地減少后備存儲(chǔ)電容器的電量消耗。

法拉電容應(yīng)用電路圖（四）

LT3741 是一款固定頻率、同步降壓型DC/DC 控制器，專為準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)高達(dá)20A 的輸出電流而設(shè)計(jì)。平均電流模式控制器將在一個(gè)0V 至（VIN - 2V） 的寬輸出電壓范圍內(nèi)保持電感器電流調(diào)節(jié)作用。已調(diào)電流由CTRL 引腳上的一個(gè)模擬電壓和一個(gè)外部檢測電阻器來設(shè)定。LT3741 運(yùn)用了一種獨(dú)特的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，因而能夠供應(yīng)和吸收電流。已調(diào)電壓和過壓保護(hù)功能電路利用一個(gè)連接在輸出端和FB 引腳之間的分壓器來設(shè)定。開關(guān)頻率可通過一個(gè)外部電阻器或利用一個(gè)外部時(shí)鐘信號(hào)在200kHz 至1MHz 的范圍內(nèi)進(jìn)行設(shè)置。

法拉電容應(yīng)用電路圖（五）

通過太陽能電池為超級(jí)電容器充電的最簡單方法是使用二極管。在普通光照條件下，即使考慮到二極管造成的損耗，超級(jí)電容器也可充電到太陽能電池的開路電壓。圖1是超級(jí)電容器在二極管幫助下充電的原理圖。大多數(shù)系統(tǒng)都需要一個(gè)輔助過壓保護(hù)電路，以保護(hù)超級(jí)電容器以及后續(xù)的負(fù)載電子設(shè)備。

圖1：使用二極管為超級(jí)電容器充電的原理圖

這種解決方案的簡捷性使之常為低成本太陽能附件選用。但是這種方法有許多不足之處。首先，它只能用于多體太陽能電池，太陽能電池的開路電壓高于超級(jí)電容器的過壓限值或所需的負(fù)載電壓。輸出低電壓的熱電采集器不能使用這種方法為蓄能元件充電。

另外，該電路將太陽能電池穩(wěn)壓在蓄電介質(zhì)電壓以上的一個(gè)二極管壓降上。這就意味著蓄電介質(zhì)上的電壓根據(jù)負(fù)載條件變化時(shí)，太陽能電池的穩(wěn)壓點(diǎn)也會(huì)隨之移動(dòng)。對于具有寬泛放電曲線的蓄電池或者電壓可隨負(fù)載需求發(fā)生明顯變化的超級(jí)電容器而言，這并非理想的解決方案，因?yàn)樘柲茈姵氐碾妷赫{(diào)整在遠(yuǎn)離其最大功率點(diǎn)的位置。大多數(shù)低功耗電子系統(tǒng)中所需的輔助過壓保護(hù)電路也會(huì)消耗靜態(tài)電流，其可在低光照期間影響系統(tǒng)效率。

二極管充電的不足可使用專門用于與能源采集設(shè)備配套使用的集成電路克服。這類器件之一即為bq25504。這是一款超低靜態(tài)電流充電器IC，可對所連接的能源采集器進(jìn)行最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）。圖3是如何使用該器件為超級(jí)電容器充電的示意圖，為了清楚起見，圖中只顯示了必用的引腳。電阻器ROV1與ROV2用于設(shè)置超級(jí)電容器的過壓閾值。電阻器ROK1、ROK2與ROK3用于設(shè)置VBAT_OK信號(hào)的上下閾值，其可用于控制系統(tǒng)負(fù)載，以防超級(jí)電容器過度放電。太陽能電池與引腳VIN_DC相連。

圖3：使用升壓充電器IC為超級(jí)電容器充電的原理圖

由于超級(jí)電容器在過長時(shí)間沒有采集能源輸入時(shí)，通常會(huì)一直放電到0V，因此系統(tǒng)需要從蓄能電容器完全放空的情況下啟動(dòng)。大多數(shù)專用能源采集充電器IC都具有冷啟動(dòng)特性，只要輸入電源電壓高于一定水平，就能啟動(dòng)為處于完全放電狀態(tài)的蓄能元件充電。本例中電壓值為330mV。

使用升壓充電器IC為超級(jí)電容器充電的優(yōu)勢之一在于能夠使用單體或雙體太陽能電池，與多體太陽能電池相比，其可為相同的太陽能電池面積提供更大的平均電源。該款內(nèi)建過壓保護(hù)電路的 IC 有助于保護(hù)超級(jí)電容器及負(fù)載電子設(shè)備。用戶可編程型VBAT_OK電平可用于向負(fù)載電路發(fā)出開關(guān)信號(hào)。而且，一旦器件進(jìn)入常規(guī)充電器模式，該IC的MPPT功能便可幫助將太陽能電池穩(wěn)定在最大功率點(diǎn)上，從而可從太陽能電池中提取最理想的電源。