ZHCAF98 April 2025 BQ25856-Q1
6 應(yīng)用示例 — 備用超級(jí)電容器
BQ25856-Q1 還可與超級(jí)電容器備用系統(tǒng)配合使用。在以下示例中、備用電容器電路需要在4A 電流下維持 10V 的系統(tǒng)負(fù)載 0.9 秒。這是 BQ25856-Q1的極端情況，因?yàn)殡娙萜麟妷航抵?2.5V 后，電容器的最大放電電流會(huì)大于 15A。表 6-4 中概述了設(shè)計(jì)要求。
| 參數(shù) | 值 |
|---|---|
| 輸入電壓 | 12V |
| 系統(tǒng)負(fù)載 | 4A |
| 所需反向電壓 | 10V |
| 所需負(fù)載保持時(shí)間 | 0.9s |
| 所需總能量 | 36J |
超級(jí)電容器可為這些高能量備用系統(tǒng)提供出色的儲(chǔ)能功能。單室超級(jí)電容器的最大充電電壓較低，約為 2.5V 至 3.7V。為了獲得更高的電壓和更多的可用功率，必須使用多個(gè)串聯(lián)超級(jí)電容器。兩個(gè)串聯(lián)的超級(jí)電容器的充電電壓可達(dá) 5V。上述公式可用于計(jì)算所需電容為 3.84F。由于從電容器中拉出極端電流，此數(shù)字乘以 4 得到 11.52F。可使用兩個(gè)串聯(lián)的 25F 電容器獲得 12.5F 的總電容，總額定電壓為 5V。
| 參數(shù) | 值 |
|---|---|
| 輸出電容器 | 12.5F（2x25F 電容器串聯(lián)） |
| 輸出電壓設(shè)置 | 5V |
| ACUV 設(shè)置 | 10V |
寄存器 | 說(shuō)明 |
|---|---|
| REG0x02=0x0640 | 將 ICHG_REG 設(shè)置為 20A 的最大值，以盡可能快地為電容器充電。 |
| REG0x06=0x01E0 | 將 IAC_DPM 設(shè)置為 15A，以防止充電器損毀輸入電源。 |
| REG0x0C=0x07D0 | 設(shè)置 VAC_REV = 10000mV，這會(huì)設(shè)置反向模式電壓。 |
| REG0x14[3]=0 | 設(shè)置 EN_TERM = 0。 |
| REG0x14[0]=0 | 設(shè)置 EN_PRECHG=0 并設(shè)置充電器以跳過(guò)涓流充電和預(yù)充電模式。 |
| REG0x18[6]=0 | 設(shè)置 EN_ILIM_HIZ_PIN=0。這會(huì)禁用 EVM 上的輸入電流硬件限制。現(xiàn)在，IC 僅使用 IAC_DPM 寄存器來(lái)調(diào)節(jié)輸入電流。 |
| REG0x1E[5]=1 | 設(shè)置 SYSREV_UV=1。默認(rèn)情況下，如果 VAC 低于反向電壓目標(biāo)的 80%，反向模式將關(guān)閉。SYSREV_UV=1 時(shí)，會(huì)將欠壓設(shè)置固定為 3.3V。即使 VAC 降至反向電壓目標(biāo)以下，這也可以確保反向模式開(kāi)啟。 |
在 圖 6-1 中，BQ25856-Q1 EVM 需要 6.78 秒來(lái)完全對(duì)電容器充電。通道 1 是輸入電壓，以藍(lán)色表示。通道 2 是電容器電壓，以青色表示。通道 3 是系統(tǒng)電壓，以品紅色表示。通道 4 是電容器電流，以綠色表示。流入電容器的電流為正。
圖 6-1 BQ25856-Q1 為超級(jí)電容器充電在 圖 6-2 中，BQ25856-Q1 在10V 電壓下的 4A 系統(tǒng)負(fù)載持續(xù) 900 毫秒。通道 1 是充電器上的 VAC 電壓。通道 2 是備用電容器上的電壓。通道 3 是系統(tǒng)負(fù)載電流。通道 4 是流入電容器的電流。當(dāng) BQ25856-Q1 開(kāi)始拉電時(shí)，電容器電流變?yōu)樨?fù)電。請(qǐng)注意，VAC 開(kāi)始下降，但 VAC 穩(wěn)定在 10V。
圖 6-2 BQ25856-Q1 在 4A 負(fù)載下提供備用電源請(qǐng)注意，反向模式關(guān)斷后電容器電壓升高，這表明存在 ESR 損耗。為了在 10V 電壓下維持 4A 的電流輸出，當(dāng)電容器電壓為 2.5V 時(shí)，BQ25856-Q1 需要電容器提供 20A 電流。這會(huì)導(dǎo)致電容器上出現(xiàn) 1.28V 的壓降。超級(jí)電容器的 ESR 計(jì)算結(jié)果為 64mΩ、ESR 在放電結(jié)束時(shí)消耗 25.6W 的功率。在這些大電流下，電容器的 ESR 和導(dǎo)線的 IR 壓降起著重要作用。可以通過(guò)使用具有較低 ESR 和較大導(dǎo)線的電容器來(lái)提高可用功率。請(qǐng)注意，BQ25856-Q1 將最大放電電流設(shè)置為 20A。可以使用 IBAT_REV 位來(lái)減小該值。
請(qǐng)注意，在這些高負(fù)載下運(yùn)行超級(jí)電容器會(huì)降低有效電容，隨著時(shí)間的推移增加 ESR，并縮短工作壽命。通過(guò)使用具有低 ESR 的超級(jí)電容器來(lái)減少內(nèi)部發(fā)熱，可以延長(zhǎng)超級(jí)電容器的使用壽命。超級(jí)電容器還可以并聯(lián)使用，以降低每個(gè)電容器上的電流負(fù)載。對(duì)這些影響的深入分析不在本應(yīng)用手冊(cè)的討論范圍內(nèi)。節(jié) 8 中列出了幾份有用的研究文件。
在 圖 6-3 中，當(dāng)輸入電源斷開(kāi)時(shí)，BQ25856-Q1 需要約 60μs 的時(shí)間從充電狀態(tài)轉(zhuǎn)換到放電狀態(tài)。通道 1 是流入 4A 系統(tǒng)負(fù)載的電流，以藍(lán)色表示。通道 2 是 BQ25856-Q1上 的 /INT 引腳，以青色表示。當(dāng) BQ25856-Q1 更改狀態(tài)時(shí)，/INT 引腳會(huì)生成中斷脈沖。通道 3 是在 4A 系統(tǒng)負(fù)載上測(cè)量的電壓，以品紅色表示。通道 4 是開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn) 1，以綠色表示。由于 VAC 變?yōu)榈碗娖角易詣?dòng)反向模式開(kāi)啟，/INT 引腳變?yōu)榈碗娖健?/p>
圖 6-3 BQ25856-Q1 使用超級(jí)電容器時(shí)的自動(dòng)反向時(shí)間