描述

超級電容具有功率密度高，充放電時間端，循環(huán)壽命長，工作溫度范圍寬等顯著的優(yōu)點，適合應用在大功率能量流動的場合。超級電容容值通常達到幾千法拉，但是可耐受的電壓低，在實際使用時必須大量串聯(lián)使用。同時，超級電容自漏電速率大大超過鋰電池等傳統(tǒng)的化學儲能元件，無法長期保存能量，這要求超級電容在初次使用，或者長期靜置再次投入電氣設備使用之前需要進行快速的初充電，使超級電容內部維持一定的能量。

法拉電容充電電路圖（一）超級電容充放電電路

限流電阻的大小主要取決于用戶電源系統(tǒng)的功率；如果用戶電源系統(tǒng)的功率比較大，那么限流電阻可以取小一點，如果電源功率比較小，那么電阻取大一些，同時注意電阻的功率，正常功率必須在1W以上。比如電源最大工作電流為1A，電壓5V，那么限流電阻取5歐左右，功率為5W。此充電電路只限于內阻很小的超級電容，比如柱式超級電容，對于內阻比較大的超級電容，則無須限流電阻，比如扣式超級電容。放電二極管可以選取正向導通壓降比較小的齊納二極管，同時保證一定的功率。

法拉電容充電電路圖（二）

本電路圖是關于36VIN、5.6A、兩節(jié)2.5V 串聯(lián)超級電容器充電器電路連接圖

LTM8026 是一款 36VIN、5A 恒定電壓、恒定電流 （CVCC） 降壓型 μModule? 穩(wěn)壓器。封裝中內置了開關控制器、電源開關、電感器以及支持組件。LTM8026 可在一個 6V 至 36V 的輸入電壓范圍內運作，可支持 1.2V 至 24V 的輸出電壓范圍。CVCC 操作使 LTM8026 能在整個輸出范圍內準確地調節(jié)其高達 5A 的輸出電流。輸出電流可利用一個控制電壓、單個電阻器或一個熱敏電阻來設定。僅需采用負責設定輸出電壓和頻率的電阻器以及大容量的輸入和輸出濾波電容器便可實現完整的設計。

法拉電容充電電路圖（三）

LTR3741組成的5V，20A超級電容充電電路

圖 LTR3741 5V穩(wěn)壓輸出的20A超電容充電器電路圖

法拉電容充電電路圖（四）

在該應用中，于正常操作期間將兩個串聯(lián)超級電容器充電至 5V，以在主電源出現故障時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電容器的電量消耗。

法拉電容充電電路圖（五）

LT3741 是一款固定頻率、同步降壓型DC/DC 控制器，專為準確地調節(jié)高達20A 的輸出電流而設計。平均電流模式控制器將在一個0V 至（VIN - 2V） 的寬輸出電壓范圍內保持電感器電流調節(jié)作用。已調電流由CTRL 引腳上的一個模擬電壓和一個外部檢測電阻器來設定。LT3741 運用了一種獨特的拓撲結構，因而能夠供應和吸收電流。已調電壓和過壓保護功能電路利用一個連接在輸出端和FB 引腳之間的分壓器來設定。開關頻率可通過一個外部電阻器或利用一個外部時鐘信號在200kHz 至1MHz 的范圍內進行設置。

法拉電容充電電路圖（六）

通過太陽能電池為超級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，超級電容器也可充電到太陽能電池的開路電壓。圖1是超級電容器在二極管幫助下充電的原理圖。大多數系統(tǒng)都需要一個輔助過壓保護電路，以保護超級電容器以及后續(xù)的負載電子設備。

圖1：使用二極管為超級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電容器的過壓限值或所需的負載電壓。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)壓在蓄電介質電壓以上的一個二極管壓降上。這就意味著蓄電介質上的電壓根據負載條件變化時，太陽能電池的穩(wěn)壓點也會隨之移動。對于具有寬泛放電曲線的蓄電池或者電壓可隨負載需求發(fā)生明顯變化的超級電容器而言，這并非理想的解決方案，因為太陽能電池的電壓調整在遠離其最大功率點的位置。大多數低功耗電子系統(tǒng)中所需的輔助過壓保護電路也會消耗靜態(tài)電流，其可在低光照期間影響系統(tǒng)效率。