ファラーコンデンサの充電回路図とは何ですか？

電流制限抵抗のサイズは、主にユーザーの電源システムの電力に依存します。ユーザーの電力システムの電力が比較的大きい場合は、電流制限抵抗を小さくすることができます。電源の電力が比較的小さい場合は、抵抗が大きくなり、抵抗の電力が記録されます。通常の電力は1Wを超えている必要があります。たとえば、電源の最大動作電流は1A、電圧は5Vです。次に、電流制限抵抗は約5オームかかり、電力は5Wです。この充電回路は、カラムスーパーキャパシタなど、内部抵抗が小さいスーパーキャパシタに限定されています。内部抵抗が大きいスーパーキャパシタの場合、ボタンタイプのスーパーキャパシタのような電流制限抵抗は必要ありません。放電ダイオードは、順方向電圧降下が小さく、特定の電力を持つツェナーダイオードを選択できます。

LTM8026は、36VIN、5A定電圧、定電流（CVCC）降圧μモジュールTMレギュレータです。パッケージには、スイッチコントローラ、電源スイッチ、インダクタ、およびサポートコンポーネントが組み込まれています。 LTM8026は、6V〜36Vの入力電圧範囲で動作し、1.2V〜24Vの出力電圧範囲をサポートします。 CVCC動作により、LTM8026は出力範囲全体で最大5Aの出力電流を正確に調整できます。出力電流は、単一の制御電圧、単一の抵抗、またはサーミスタで設定できます。完全な設計は、出力電圧と周波数の設定を担当する抵抗器と、大容量の入力および出力フィルタコンデンサのみで実現できます。

このアプリケーションでは、2つの直列スーパーキャパシタが通常の動作中に5Vに充電され、主電源に障害が発生した場合に必要なバックアップ電力を供給します。主電源が接続されている限り、LTC3536は非常に低い静止電流バーストモード動作で動作し、バックアップストレージコンデンサの消費電力を最小限に抑えます。

LT3741は、最大20Aの出力電流を正確に調整するように設計された固定周波数の同期降圧DC / DCコントローラーです。平均電流モードコントローラは、0Vから（VIN-2V）の広い出力電圧範囲にわたってインダクタ電流レギュレーションを維持します。安定化電流は、CTRLピンのアナログ電圧と外部センス抵抗によって設定されます。 LT3741は、独自のトポロジーを利用して電流を供給およびシンクします。安定化電圧および過電圧保護回路は、出力とFBピンの間に接続された分圧器を使用して設定されます。スイッチング周波数は、外部抵抗または外部クロック信号で200KHZ〜1MHzに設定できます。

太陽電池を介してスーパーキャパシタを充電する最も簡単な方法は、ダイオードを使用することです。通常の照明条件下では、ダイオードによる損失を考慮しても、スーパーキャパシタは太陽電池の開回路電圧まで充電できます。ほとんどのシステムでは、スーパーキャパシタとそれに続く負荷電子機器を保護するために、補助過電圧保護回路が必要です。

このソリューションはシンプルなため、多くの場合、低コストのソーラーアクセサリになっています。しかし、この方法には多くの欠点があります。まず、太陽電池の開回路電圧がスーパーキャパシタの過電圧制限または必要な負荷電圧よりも高いマルチボディ太陽電池でのみ使用できます。低電圧を出力する熱電コレクタは、この方法を使用してエネルギー貯蔵コンポーネントを充電することはできません。

さらに、この回路は、記憶媒体電圧を超えるダイオード降下で太陽電池を調整します。これは、負荷条件に応じて記憶媒体の電圧が変化すると、太陽電池の電圧調整点も移動することを意味します。これは、太陽電池の電圧が最大電力点から離れて調整されるため、放電曲線が広いバッテリーや、負荷要件によって電圧が大幅に変化する可能性があるスーパーキャパシターには理想的なソリューションではありません。ほとんどの低電力電子システムに必要な補助過電圧保護回路も静止電流を消費するため、低照度時にシステムの効率に影響を与える可能性があります。

不十分なダイオード充電は、環境発電装置で使用するために特別に設計された集積回路を使用して克服できます。そのようなデバイスの1つがbq25504です。これは、接続されたエネルギーハーベスターに最大電力点追従（MPPT）を提供する超低静止電流充電器ICです。わかりやすくするために、必要なピンのみを示しています。抵抗ROV1およびROV2は、スーパーキャパシタの過電圧しきい値を設定するために使用されます。抵抗ROK1、ROK2、およびROK3は、VBAT_OK信号の上限と下限のしきい値を設定するために使用されます。これは、スーパーキャパシタの過放電を防ぐためにシステム負荷を制御するために使用できます。太陽電池はピンVIN_DCに接続されています。

スーパーキャパシタは、入力されたエネルギーを長時間収集しないため、通常は0Vまで放電します。そのため、蓄積コンデンサが完全に空になった状態からシステムを起動する必要があります。ほとんどの専用環境発電充電器ICには、入力電源電圧が特定のレベルを超えている限り、完全に放電された状態でエネルギー貯蔵コンポーネントの充電を開始できるコールドスタート機能があります。この例では、電圧値は330mVです。

ブーストチャージャーICを使用してスーパーキャパシターを充電する利点の1つは、マルチボディ太陽電池よりも同じソーラーセル領域に大きな平均電源を提供するシングルボディまたはデュアルボディの太陽電池を使用できることです。過電圧保護回路を内蔵したこのICは、スーパーキャパシタと負荷電子機器の保護に役立ちます。ユーザーがプログラム可能なVBAT_OKレベルを使用して、負荷回路に信号を送ることができます。さらに、デバイスが通常の充電器モードに入ると、ICのMPPT機能は、太陽電池を最大電力点で安定させるのに役立ち、それによって太陽電池から最適な電源を抽出します。

入力整流ブリッジ、フライバックトランス、一次側に直列に接続されたスイッチングデバイス、二次側フリーホイーリングダイオード、電流センサー、二次側絶縁電圧検出、および制御PWM信号生成回路を含みます。従来のフライバック回路と比較して、スーパーキャパシタの急速充電回路は入力フィルタの電解コンデンサを取り除き、回路の信頼性を高めます。損失を低減するために電流検出抵抗を磁気結合検出に変更し、トランスの一次側を同時に検出することができます。また、二次電流は二次側の充電電流を制限するために使用されます。二次側の電圧絶縁検出は、スーパーキャパシタの充電カットオフ電圧を制御するために使用されます。主回路の動作原理は基本的にフライバック回路の原理と似ていますが、制御回路はスーパーキャパシタの初期充電特性と組み合わせて設計されており、長期短絡電流制限充電の要件を満たします。スーパーキャパシタは最初に充電されます。

変圧器の一次電流と二次電流は、変圧器と同じ比率で検出されます。トランスの一次側は巻数比に反比例するため、検出される電流は連続電流波形になります。電圧コンパレータ（Voltage Comparator）は、検出された電流値を制限値Limit1と比較します。一次電流値が制限値Limit1の場合、信号Bを生成して駆動信号を生成し、電源管をオフにします。

制御回路

整流出力側に電解コンデンサを接続すれば、安定した直流入力電圧が得られます。アルミ電解コンデンサは故障や寿命がありますので、回路の安定性や寿命に多少の影響がありますので、急速充電回路では入力アルミ電解コンデンサを避けてください。整流後の脈動直流電圧を上限振幅Limit1の基準とし、入力電流が入力電圧の変動に追従し、入力力率を向上させることができます。下限振幅Limit2を0に設定すると、力率をさらに改善できますが、出力電流リップル量は増加します。

制御回路は、オペアンプＬＭ３５８、コンパレータＬＭ３９３、ＲＳトリガーチップＣＤ４０４３などで構成されている。電流はトランスと同じ巻数比のトランスによって検出され、トランスの同じ名前の端はフライバックトランスと一致しています。電流検出信号は、LM358によって調整された後、電流制限値Limit1およびLimit2と比較されます。 2つのコンパレータの出力はフリップフロップRS4043によってラッチされ、MOSFET管駆動信号として機能します。出力側の電圧検出は、CD4043イネーブル端子を制御するための充電終了信号として使用されます。

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