Historycznie superkodensatory nie są często spotykane w układach elektronicznych. Ze względu na ich znaczny rozmiar i średnie parametry przechowywania energii, kondensatory te spotykane są głównie w układach o zredukowanym poborze mocy, na przykład jako podtrzymanie pamięci. W ciągu ostatnich kilku lat jednakże poczyniony znaczny postęp jeśli chodzi o parametry tych elementów, co czynie je coraz bardziej atrakcyjnymi dla szerszej gamy urządzeń bateryjnych.
Układ MAX13256 jest doskonałym rozwiązaniem do sterowania i ładowania superkondensatorów. Dzięki swojemu niewielkiemu rozmiarowi i sporej mocy - 10W - jest to dobre rozwiązanie do ładowania dużych pojemności w układach przenośnych i jednoczesnego zasilania systemu. Z drugiej strony umieszczenie znacznej pojemności na wyjściu układu może spowodować jego niepoprawne działanie gdy kondensator będzie rozładowany, z uwagi na znaczny prąd ładowania. Istnieje wiele rozwiązań limitowania prądu ładowania, jednakże znaczna część z nich marnuje energię i może powodować spadek napięcia na wyjściu. Zatem czy istnieje układ oszczędzający energię, który można tutaj zaaplikować? Oczywiście tak!
Dodanie diody i opornika do układu z superkondensatorem, tak jak pokazano na powyższym schemacie, pozwala na ograniczenie prądu ładowania przy jednoczesnym zachowaniu możliwości szybkiego rozładowywania. W czasie ładowania dioda spolaryzowana jest zaporowo, a opornik RLIMIT ogranicza prąd ładowania do akceptowalnego poziomu. W momencie rozładowywania dioda przewodzi i pozwala na pobór większego prądu, wprowadzając tylko nieznaczny spadek napięcia, zależny od użytej diody.
Dobór opornika ograniczającego prąd musi zostać dokonany rozważnie, tak aby prąd nie przekroczył maksymalnego ustalonego dla zasilania wraz z poborem prądu przez zasilany układ (ISYSTEM). W karcie katalogowej układu MAX13256 można odnaleźć dokładny sposób ustalania prądu wyjściowego ILIMIT.
Najpierw należy obliczyć ile prądu pozostaje do ładowania diody (ISUP_CHG):
ISUP_CHG = ILIMIT - ISYSTEM
Z tego wynika nam iż:
RLIMIT = VISO_MAX/ISUP_CHG
Gdzie VISO_MAX to maksymalne napięcie spodziewane na wyjściu układu zasilania.
Na poniższym schemacie pokazano przykładową aplikację opisaną powyżej. W układzie tym prąd ISYSTEM ustalony jest na 700mA.
Przy zastosowaniu transformatora 2:1 i opornikiem 1kΩ na pinie ITH kontrolera MAX13256, z uzwojenia wtórnego transformatora możemy pobrać co najmniej 1A, zanim układ wyświetli błąd. Zatem
ISUP_CHG = 1A - 700mA = 300mA
RLIMIT = 5.5V/0.3A = 18.3Ω.
Znając te parametry możemy ustalić przybliżony czas pełnego ładowania kondensatora o pojemności 500mF, zastosowanego w układzie:
5 × RLIMIT × CSUP = 5 × 18.7Ω × 500mF = 47s
Wiemy zatem że minie około minuty zanim kondensator zostanie w pełni naładowany z przetwornicy, które jednocześnie zasila układ prądem 700mA.
Źródła:
http://www.maxim-ic.com/app-notes/index.mvp/id/5355
Fajne? Ranking DIY