常见电路设计——(1)超级电容充电电路

发布时间:2026/10/23 11:17:29

常见电路设计——(1)超级电容充电电路 目录整体电路架构一、恒流主回路器件(CC 阶段核心)1. R500、R501(恒流采样电阻)2. T501(主功率调整管)3. T500(电流检测 / 负反馈管)4. R502(基极限流电阻)二、恒压控制环路器件(CV 阶段核心)1. U500(TL431,精密基准源)2. T502(电压环误差放大管)3. R503、R504(偏置 / 限流电阻)4. R507、R508(恒压分压采样电阻)三、充电使能开关器件1. T505(使能开关管)2. R517、R518(基极分压电阻)四、输出隔离与储能器件1. D500(双肖特基隔离二极管)2. C500(超级电容 / 法拉电容)3. R505、R506、R509(配置跳线电阻)关键参数总结这是一个典型的双环路线性 CC-CV(恒流 - 恒压)超级电容充电电路,四大功能模块协同工作,逻辑关系如下:┌─────────────┐ ┌─────────────┐ ┌─────────────┐ ┌─────────────┐ │ 3.8V输入 │───▶│ 恒流主回路 │───▶│ 输出隔离储能 │───▶ 超级电容C500 │ │ │ (T500/T501 │ │ (D500肖特基)│ │ │ │ R500/R501)│ └─────────────┘ │ │ └───────▲─────┘ │ │ │ │ │ ┌───────┴─────┐ │ │ │ 恒压控制环路 │ │ │ │ (TL431+T502 │ │ │ │ 分压电阻) │ └─────────────┘ └───────▲─────┘ │ ┌──────┴─────┐ │ 充电使能开关│ │ (T505+分压)│ └────────────┘ ▲ │ VCC_IN整体电路架构本电路是双环路线性恒流 - 恒压(CC-CV)超级电容充电电路,输入 3.8V,标称恒流 80mA,恒压截止 2.5V,带使能控制与反向防倒灌。电路分为四大功能模块:恒流主回路:实现恒定电流充电,由采样电阻、功率管、电流检测管组成;恒压控制环路:实现满电后电压钳位,由 TL431 精密基准、误差放大管、分压电阻组成;充电使能开关:控制电路启停,由 NPN 开关管与分压电阻组成;输出隔离与储能:反向防倒灌、储能与电路配置,由肖特基二极管、超级电容、跳线电阻组成。 两个环路为 “或逻辑”:电容电压较低时电流环主导,恒流充电;电压达到阈值时电压环接管,转入恒压浮充。一、恒流主回路器件(CC 阶段核心)恒流原理:利用硅三极管发射结导通电压(V_EB≈0.62~0.68V)的阈值特性,通过采样电阻将充电电流转化为电压,负反馈调节功率管基极电流,最终维持输出电流恒定。3.8V输入 │ ├─ R500(10Ω) ──┐ │ ├─ T501发射极 → T501集电极 → D500 → C500超级电容 └─ R501(33Ω) ──┘1. R500、R501(恒流采样电阻)参数:0402 封装,R500=10Ω/±5%,R501=33Ω/±5%,二者并联,等效采样电阻连接:左端共同接 3.8V 输入电源,右端分别接 T500 发射极、T501 发射极。工作原理: 充电主电流绝大部分流过 R501 与 T500,小部分参考电流流过 R501 与 T500。电阻两端的压降,直接作为 T500 发射结的驱动电压。 当充电电流增大,随之升高,T500 发射结偏置加深,导通程度增强,分流 T501 的基极电流,拉低 T501 基极电位,迫使 T501 导通减弱,限制电流继续增大;反之电流减小时,T500 导通减弱,T501 基极电位回升,电流上升,最终通过负反馈维持充电电流基本恒定。恒流值定量计算: 硅 PNP 管发射结导通阈值典型值取 0.65V:(18F 从 0 充到 2.5V 理论耗时)。2. T501(主功率调整管)参数:LMBT3906LT1G,PNP 型小功率三极管,SOT-23 封装,电流放大倍数 β≈100~300,集电极最大连续电流 200mA。连接:发射极 E 接 R501
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