请教DCDC给超级电容充电方案

Superfire · 发表于 2021-7-8 17:00:36

超级电容是10F 2.7V的，想快速充满（30s内），12V供电电源不能超过200mA

现在想到的方案是12V经过MP2451输出一个2.65V给超级电容充。实测基本符合，但有瞬时电流超过200mA。上电瞬间也有250mA左右的瞬态，求前辈们给些指导建议。

或者有没有其他推荐的充电方案

刚接触这一块，也希望前辈们给一些学习的建议。

peter_zhang · 发表于 2021-7-9 01:28:37

恒流源充电，不要用电压源电路给超级电容充电。

Superfire · 发表于 2021-7-9 13:48:52

peter_zhang 发表于 2021-7-9 01:28
恒流源充电，不要用电压源电路给超级电容充电。

太慢了吧我需要快速充满（30S内），电流源效率不行吧

qtechzdh · 发表于 2021-7-9 13:49:31

DCDC的恒流源

Superfire · 发表于 2021-7-9 14:06:00

qtechzdh 发表于 2021-7-9 13:49
DCDC的恒流源

2451测的，上电瞬间电流250mA多吧，充电过程中电流在逐渐上升，最后大约212mA。想完全控制在200以内

lusson · 发表于 2021-7-9 14:23:21

本帖最后由 lusson 于 2021-7-9 14:25 编辑

楼主似乎自己绕进死胡同了。

能量是守恒的，又想要快速，又要限制输入功率，那就要来计算了。

就好比一个水管给一个蓄水池放水，如果水管的水量是恒定的，那么你蓄水池放满水的时间也是恒定的。

所以首先你要确定12V 200mA的功率在30秒内能不能充满，当然还要考虑效率问题，如果能充满，用楼上兄弟说的恒流恒压充电就好了，恒流恒压就是限制输出功率。

如果不行，你就要想另外的办法了。比如在放水管跟蓄水池之间再增加一个蓄水池做缓冲，在空闲的时候让中间的蓄水池装满水，这样在需要的时候可以让中间蓄水池和水管一起放水。中间蓄水池的大小取决于实际情况。

Nuker · 发表于 2021-7-9 15:34:09

用这个专用芯片: bq24640 High-Efficiency Synchronous Switched-Mode Super Capacitor Charger

CK345 · 发表于 2021-7-9 16:29:43

恒流模式充电，电源CV+CC环路可以解决你的问题

peter_zhang · 发表于 2021-7-10 11:51:30

多久能充满，不是你自己设计的问题吗，你难道没有计算过？不管是恒压源还是恒流源。
根本不存在什么恒流充电慢的问题，你脑子根本还没转过来。
法拉电容就是恒流限压充电，我们几百A都是这么充的，怎么充电慢，充不满了？
你用恒压源充电，由于电容上电瞬间相当于短路，电流会非常大，很容易触发芯片的过流保护。
如果保护措施不够，保险丝都烧了你的。充电慢更换重新设计更大规格的充电电路呗？你难道还想拿MP2451来做？根本不合适了。

peter_zhang · 发表于 2021-7-10 11:55:13

Superfire 发表于 2021-7-9 13:48
太慢了吧我需要快速充满（30S内），电流源效率不行吧

电流源的效率不行？？？
工作10多年了，我还是第一次听到你这个说法。第一次知道电压源与电流源存在效率差异。
电流源电路也可以是DCDC实现，效率怎么不行了？你这种应用，效率至少90%以上是没问题。
转换效率行不行，跟你自己设计的电路有关系。

peter_zhang · 发表于 2021-7-10 12:04:43

本帖最后由 peter_zhang 于 2021-7-10 12:06 编辑

按照电容公式：C=Q/V , 得出Ichg*T=C*V，按照你给的参数： Ichg=(10F*2.7V)/30S=0.09.
实际只需要90mA充电电流，恒流充电，即可在30S内将10F2.7V的法拉电容充满。
这个电源也太小了，不采用恒流源也是可以实现的，就按你的MP2451的电路DCDC恒压源，输出2.7V,再串1个合适的电阻限制充电电流即可。
最终得出结论：楼主根本没有计算过，这基本是中学知识就能解决的。

1a2b3c · 发表于 2021-7-10 12:47:28

现在大多数人不会简单的模拟电路计算。
之前我就出个最基本的发光二极管选取限流电阻，无数多人都不知道咋取。

hecat · 发表于 2021-7-10 13:37:19

Q=IT=CU

2.7V10F电容，30秒充满，需要10F*2.7V/30S=0.9A电流，平均充电功率是2.7V/2 * 0.9A = 1.215W。
电源能提供的功率是12V * 0.2A = 2.4W。
2.4W > 1.215W，所以努努力是可能实现的，电路不会简单。

qtechzdh · 发表于 2021-7-10 13:46:47

hecat 发表于 2021-7-10 13:37
Q=IT=CU

2.7V10F电容，30秒充满，需要10F*2.7V/30S=0.9A电流，平均充电功率是2.7V/2 * 0.9A = 1.215W。

0.9A电流？？

hecat · 发表于 2021-7-10 13:53:17

qtechzdh 发表于 2021-7-10 13:46
0.9A电流？？

都是国际单位制，应该没算错。

autolog · 发表于 2021-7-10 14:18:42

这个需求，做电赛的吧

Superfire · 发表于 2021-7-11 19:09:54

peter_zhang 发表于 2021-7-10 12:04
按照电容公式：C=Q/V , 得出Ichg*T=C*V，按照你给的参数： Ichg=(10F*2.7V)/30S=0.09.
实际只需要90mA充电 ...

我计算大约是800多mA 所以觉得普通电流源不行

必须使用DCDC形式的电流源，之前也已经实现了，但是设备对输入功率有所要求

在测试过程中上电瞬间电流有超过250mA，充电时间大约是25S左右，充电过程大约是165->210mA递增，示波器抓取基本上是横流输入

我想做的是把全程控制在200mA以内，目前想到的方案是降低充电电压和DCDC输出电流，还在调整中

这个我刚接触，很感谢前辈指点，也在了解中

Superfire · 发表于 2021-7-11 19:16:16

hecat 发表于 2021-7-10 13:37
Q=IT=CU

2.7V10F电容，30秒充满，需要10F*2.7V/30S=0.9A电流，平均充电功率是2.7V/2 * 0.9A = 1.215W。

是的，我也在调整中

在调试过程中直接使用MP2541输出时，发现最开始电流很小，充电过程缓慢，几秒钟之后速度提升进入恒流

Superfire · 发表于 2021-7-11 19:23:02

peter_zhang 发表于 2021-7-10 11:51
多久能充满，不是你自己设计的问题吗，你难道没有计算过？不管是恒压源还是恒流源。
根本不存在什么恒流充 ...

是的，也遇到了您说的情况，也在调整中

之前在上电瞬间出现了充电慢，感觉是上电瞬间的限流保护，导致充电速率很慢，几秒钟之后有所上升

之后的过程中加了3.3V上拉在FB口，明显提升，只是出现了现在的商店瞬间250+mA的瞬间电流，然后下降到165，然后逐步增加。上面的那个示波器抓图就是这个过程

peter_zhang · 发表于 2021-7-12 12:11:24

我算错了，是0.9A电流 30S 才能充满

PowerAnts · 发表于 2021-7-12 18:15:01

20秒充满的终极方案：找一颗大电流的DC-DC，加一颗运放搭成CC/CV，CC的采样放到输入，把输入电流控制到190mA

上面的图表中，假设DC-DC效率由60-90%线性增长

PowerAnts · 发表于 2021-7-12 18:17:05

初始充电电流10A，终止充电电流0.775A，要快，只能这么玩

PowerAnts · 发表于 2021-7-12 18:20:42

实际做项目，初始充电电流3A性价比最高，对充电时间影响很小了，小于3A的时间明显拉长得多

PowerAnts · 发表于 2021-7-12 18:23:57

hecat · 发表于 2021-7-13 08:36:55

PowerAnts 发表于 2021-7-12 18:15
20秒充满的终极方案：找一颗大电流的DC-DC，加一颗运放搭成CC/CV，CC的采样放到输入，把输入电流控制到19 ...

赞赞赞！！！

笨笨仔 · 发表于 2021-7-13 09:01:25

用一个硬件乘法器，然后做环路调节，输出恒功率就可以，

PowerAnts · 发表于 2021-7-13 12:42:42

笨笨仔发表于 2021-7-13 09:01
用一个硬件乘法器，然后做环路调节，输出恒功率就可以，

10美分能干成的事，为啥要1.X刀呢？

笨笨仔 · 发表于 2021-7-14 08:51:37

PowerAnts 发表于 2021-7-13 12:42
10美分能干成的事，为啥要1.X刀呢？

一个4路运放加几个三极管搭出来你能把成本干到1刀，那是你选的器件太好了

hahx2008 · 发表于 2021-8-5 11:01:29

电容必须用恒流电路，至于充电速度方面肯定是电流越大充电越快，有一点要注意的就是，如果充电器的最大输出电压等于电容满电电压，电容电压接近满电的时候充电电流会急速下降，所以要想真正快速充满，需要充电器输出比电容满电更高的电压，电容用检测电路满电压后硬开关断开。

请教DCDC给超级电容充电方案

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