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基本原理为:当超级电容器C上的电压经R1、R2分压送到放大器A1的同相端,分压值在2.5V以下时,放大器A1输出低电位,Q不导通,均压电路特性如图5的A段。随着C上的电压高于2.5V放大器的输出电压开始上升(其上升速率取决于放大器A1的增益),扩流晶体管Q的集电极电流随
A1的输出电压上升而增大,均压电路的特性如图5的B段。当Q的集电极电流在R5上产生的压降等于VC-VCE2(sat) 时,均压电路的特性为电阻R5的特性,如图5的C段,在实际应用中,由于超级电容器的耐压有限而不允许均压电路工作在这一区段。
4动态特性分析
本文提出的电路是专用于超级电容器的均压。超级电容器的充电过程(特别是容量大的电容器)至少要30s以上,对于电子线路而言则是很缓慢的过程,因此,对于超级电容器的电压均衡电路的动态特性要求不是很严格。在实际测试中,本文提出的电路在端电压为2.7~2.75V范围内带宽不低于100kHz,其单位阶跃响应的上升时间小于1μs,与一般的模拟电子线路的响应特性基本相同。
5均压效果
在试验中,用680F/2.7V超级电容器的3并48串构成的40F/130V超级电容器组在20A的充电电流状态下充到130V维持2min后测量超级电容器单体电压。在未接入电压均衡电路前,超级电容器单体电压最高2.9V,最低2.5V,其中最高电压已超过额定电压;接入电压均衡电路后,重新测试,各超级电容器单体电压均为2.7V。
6结论
从实验结果可以得出,本文提出的超级电容器电压均衡电路是在超级电容器串联使用时均衡超级电容器单体电压的有效方法。
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