Siêu tụ điện tăng cường dòng điện từ pin nhỏ

0
66

Một số thiết bị sử dụng pin yêu cầu một lượng lớn dòng điện trong một khoảng thời gian ngắn nhưng lại dành phần lớn thời gian ở chế độ ngủ (tắt nguồn). Dòng tải lớn tạm thời đòi hỏi học về pin điện tử về  lớn để đáp ứng yêu cầu thời gian, ngay cả khi mức tiêu thụ dòng điện trung bình thấp. Ví dụ, một hệ thống hoạt động trong 1,5 giây mỗi 10 giờ và cần 500 mA ở 3,3 V trong quá trình hoạt động. Mặc dù dòng điện trung bình chỉ là 21 µA, nhưng loại pin “đồng xu” nhỏ không thể tạo ra một tải nặng như vậy.

Để loại bỏ nhu cầu sử dụng pin lớn hơn, mạch trong Hình 1 giải quyết vấn đề bằng cách tích lũy dần năng lượng trong siêu tụ điện. Thiết bị giải phóng năng lượng khi cần thiết. Vì siêu tụ điện có trở kháng bên trong thấp nên dòng điện tạm thời có thể dễ dàng vượt quá vài ampe.

Hình 1.Siêu tụ điện giúp một pin nhỏ cung cấp các xung năng lượng lớn.

Vì pin lithium dạng đồng xu cung cấp 3 V và điện áp định mức của siêu tụ điện là 2,5 V, mạch sử dụng công tắc điều khiển điện áp để cắt pin khi điện áp trên siêu tụ điện đạt 2,2 V. Thiết kế này sử dụng 1,5 F. , Siêu tụ điện 2,5 V của PowerStor, kiểu A1030-2R5155. IC 1 , một bộ so sánh điện áp vi nguồn với tham chiếu 1.245 V tích hợp, cảm nhận điện áp trên siêu tụ điện. R 3 cung cấp độ trễ 0,5 V cho bộ so sánh. Khi điện áp thấp hơn 1,7 V, đầu ra của bộ so sánh thấp và do đó bật học điện tử cơ bản MOSFET kênh p, Q 1 . Pin sạc siêu tụ điện. Khi điện áp trên siêu tụ điện đạt 2,2 V, bộ so sánh chuyển sang mức cao để tắt Q 1. Bạn có thể sử dụng quá trình chuyển đổi từ thấp đến cao này tại Điểm A như một chỉ báo sạc đầy pin hoặc để kích hoạt một thiết bị khác, chẳng hạn như đường ngắt của bộ vi điều khiển.

2 , một MOSFET kênh p khác, điều khiển sự phóng điện của siêu tụ điện. Khi Điểm B đang nổi, công tắc sẽ tắt. Khi thiết bị thoát nước mở hoặc thiết bị thu hở kéo xuống Điểm B, công tắc sẽ bật. Vì điện áp trên siêu tụ điện liên tục giảm khi công tắc bật, bạn có thể sử dụng bộ chuyển đổi dc / dc tăng cường để tạo ra điện áp đầu ra không đổi. Chọn một bộ chuyển đổi tăng áp có điện áp đầu vào làm việc thấp nhất có thể để thu được năng lượng tối đa từ siêu tụ điện. Ví dụ: bạn có thể sử dụng LTC3402 để tạo ra một đầu ra 3,3 V ổn định. Khi khởi động, LTC3402 có thể hoạt động với điện áp đầu vào thấp tới 0,5 V. Năng lượng từ siêu tụ điện là

1 / 2V 2 C,

hoặc là

1/2 [( 2,2V ) 2 × 1,5F– (0,5V) 2 × 1,5F] = 3,4J.

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here