本方案采用九個2.7V/50F的法拉電容串聯,采用TL431進行均衡,均衡電流1A,充電電壓24.3V。
設計思路
TL431內部構造圖
由芯片數據手冊可知,TL431芯片內部基準源為2.5v(實際2.475-2.525之間)
那么很容易就知道芯片內部的邏輯:
當”+”輸入端電壓高于”-”輸入端時,電壓比較器輸出為高電平,三極管導通,K位置輸出低電平;
當”+”輸入端電壓低于”-”輸入端時,電壓比較器輸出為低電平,三極管截至,K位置等于輸入;
那么我們就可以用來制作一個超級電容均壓電路
各元器件參數選取思路:
均衡電壓怎么設置:
根據數據手冊給出的公式:Vout = (R5+R6)*2.5/R6,我們將均衡電壓設置在2.7V
TL431的工作電流:
TL431流過的電流需要在1-100ma,所以輸入電壓值除以220R=(0-13ma)
(考慮會有個體電壓能沖到0-3V,所以需要謹慎選取電阻阻值)
為什么采取兩個4.7R電阻并聯:
等效電阻為2.35R,考慮極端情況(個體電容沖到3V),除去中功率三極管壓降,會有2.7V施加在上面,也就是2.7/2.35=1.15A,每個電阻承擔(1.15/2)^2*4.7=2.7W,符合市面上能買到的電阻參數(直插電阻4.7R/3W)。
(實際功率應該留有一定的裕量,所以這部分電路可以諸位自行更改,比如選用2R/5W,這樣極端情況下功率為3.6W,相對于額定留有30%裕量)
三極管的功率:
我使用的中功率晶體管D882 30V/3A ,電流的冗余留的很多了,加上大封裝,散熱還是可以的。
(D882管電流有點小,基極電阻有點大,都造成了管的壓降有點大,擴流的話三極管可選5A以上的)
極端情況仿真結果圖:
最后梳理一下:該方案的均壓邏輯:
當分壓后”+”輸入端電壓高于”-”輸入端2.5V時,電壓比較器輸出為高電平,三極管導通,K位置輸出低電平,S8550(PNP)導通,D882(PNP)導通;
當分壓后”+”輸入端電壓低于”-”輸入端2.5V時,電壓比較器輸出為低電平,三極管截至,K位置等于輸入,S8550(PNP)截止,D882(PNP)截止;
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