怎么运用MAX17701规划超级电容快速充电器

　　短充电和放电周期的运用的抱负挑选。在本运用阐明中，咱们将展现主动托盘络绎车的有用规划。在此运用中，快速充电可由根据同步降压超级电容器充电器操控器的灵敏、高效、高电压和高电流充电器供给。

　　超级电容器（也称为超级电容器）与其他储能介质比较具有共同的优势，而且越来越多地用于各种运用。

　　与一般电容器比较，超级电容器能够包容很多能量。它们还具有十分高的功率密度，答应相关于电池进行较大的充电和放电电流。与电池不同，超级电容器的作业电压低至0V，而且不会受到过放电的影响。这些特性使超级电容器成为需求快速充电和放电的运用的正确挑选。咱们将介绍一个概念性的快速超级电容充电器规划，运用MAX17701作为现代库房中的主动通道载体（或托盘络绎车）。

　　首要，让咱们来看看超级电容器的一些要害特性。与电池不同，超级电容器根据静电原理作业，没有化学反应，避免了与电池化学贮存相关的高内阻和寿数问题。

　　超级电容器也称为双层电容器（EDLC），经过在电极-电解质界面处刺进电荷构成双层电荷来存储电能，然后完成比一般电容器更高的储能才能。超级电容器的首要特性如下：

　　一般电容器一般由两块金属板组成，由绝缘体（如空气或塑料薄膜）离隔。在充电过程中，电子积聚在一根导体上并脱离另一根导体。一方取得负电荷，而另一侧树立正电荷。负电荷对正电荷的天然拉力经过绝缘体发生电场并存储能量。

　　超级电容器还包括两块金属板，仅涂有称为活性炭的多孔资料。它们浸入由溶解在溶剂中的正离子和负离子制成的电解质中。一个板是正极，另一个是负极。超级电容器经过在构成双层电荷的电极-电解质界面刺进电荷来贮存电能，因而得名双层电容器。电荷经过静电引力物理堆积，然后发生快速的充放电动力学、高功率密度和长生命周期（由于与电池不同不触及化学反应）。1,2

　　在由一个或多个货架单元组成的现代存储设备中，它由不同楼层的很多通道组成，可存储数千个托盘。关于每一层，转运车服务于存储通道（X 轨迹），而电动主动通道托架在其间移动（轨迹 Y），见图 1。通道载体（络绎车）是运用超级电容器作为首要电力来历的抱负运用。超级电容器在转运车上几秒钟内快速充电。通道内的自主络绎飞翔仅继续几秒钟，每次飞翔所需的能量有限，由超级电容器供给。当络绎车停靠在供给24V的转运车上时，超级电容器会充电。班车一直可用，而且能够接连运转，24/7。

　　咱们将从输出功率要求开端，P或为 12V x 5A = 60W。在答应85%升压转换器功率的情况下，咱们需求升压转换器的输入功率为60W/85% = 70.6W。因而，超级电容器模块所需的能量为 E = 70.6W x tC= 每次络绎运转的最大 353J。

　　超级电容器组有 3 节串联电池，总额外作业电压为 9V。答应90%的电压降额以延伸超级电容器的运用寿数，最大充电电压为9V x 90% = 8.1V （V。.MAX).这将使电容器组在15°C作业温度下的运用寿数为40年，如图3所示。超级电容器组有必要具有恰当的电池平衡电路，以完成全电压降额优势。

　　即便超级电容器能够放电低至 0V，升压 DC-DC 作业电压规模也仅答应在低至 2.7V （V最低).现在，咱们能够确认所需的电容：

　　运用三个SCCV40E506SRB串联，每个50F，这供给了15F。该数字现已考虑了-10%的电容初始容差，并供给了额外的25%容量裕量。

　　充电器有必要在 15 秒或更短的时刻内将这个 2F 超级电容器从 7.8V 充电至 1.10V。咱们能够核算充电电流IC，如下所示：

　　挑选我C= 10A，为充电电流和电压容差留出满足的裕量。还值得注意的是，这个 10A 电流远不及所选超级电容器的额外电流，其峰值电流约束额外值为 37.5A。相关于峰值额外电流的低充电电流意味着电容器的内部热量相对较低。

　　MAX17701为高效、高压喜马拉雅同步、降压、超级电容充电器操控器，规划作业在4.5V至60V输入电压规模。该器材以 ±4% 精度的恒定电流为超级电容器充电，该恒定电流是可编程的。超级电容器充电后，器材以±1%的精度调理空载输出电压。输出电压可在 1.25V 至 （VDCIN - 2.1V） 规模内进行编程。MAX17701是本运用中快速超级电容充电器的抱负挑选。

　　除许多其他特性外，MAX17701还供给安全定时器（TMR）功用，用于设置答应的最大恒流（CC）形式充电时刻。该器材具有一个非专用比较器，可用于检测输出过压事情 （OVI） 并避免超级电容器过度充电。让咱们来看看其间的一些功用，并将它们恰当地设置为咱们的主动通道载体快速超级电容器充电器规划。

　　RT/SYNC 是开关频率编程/同步输入。咱们将坚持RT/SYNC在默许的350kHz频率下处于翻开状况。开关频率可在 125kHz 至 2.2MHz 规模内调理，并可与一个外部时钟同步。较高的开关频率会减小输出LC滤波器的尺度，但会下降功率。请参阅MAX17701数据资料了解更多概况。

　　输入电源为 24VDC ± 10%。让咱们再给它 10% 的裕量，因而咱们将充电器的最低作业电压设置为 19.2V。EN/UVLO 引脚为使能/欠压闭锁输入，上升门限为 1.25V。请参阅MAX17701数据资料中的设置输入欠压确定电平（EN/UVLO）部分，核算电阻分压器R6和R7值。

　　让咱们在RS上运用50mV的（VCSP - VCSN），以取得±4%的充电电流精度。咱们的方针充电电流ICHGMAX（或IC）为10A。

　　该值能够经过将ILIM直接衔接到VREF来方便地设置，而无需运用电阻分压器。

　　如图3所示，在电流检测信号途径中衔接一个R-C滤波器，以衰减开关噪声，一起坚持精度和带宽。R-C滤波器转机频率应为开关频率的5倍。引荐的滤波电阻（R5）为40O，对电流检测精度的影响最小。

　　安全定时器 （TMR） 功用用于设置答应的最大恒流 （CC） 形式充电时刻。在咱们的运用中，以15A电流将0F超级电容器从8至1.10V充电大约需求12秒。设置tSC_TMR至 18 秒，为定时器容差和裕量留出 50% 余量。假如充电在 CC 形式下逗留超越 18 秒，充电器将封闭，然后在 4 x t 后重新启动SC_TMR，或 52 秒后。

　　请参阅数据表中的输出电压和电压调理环路（FB）设置部分，核算R1和R2值，将咱们的运用输出电压调理设置为标称值8.1V。

　　过压维护功用能够维护超级电容器组免于过度充电。假如 V这些超越 VOVI_TH，充电中止，充电器进入闭锁毛病。请参阅数据手册核算R3和R4值，将输出过压门限设置为9V。

　　GATEN 引脚操控衔接在电源 DCIN （VS）和 V在以避免超级电容器放电，假如 VS简称为 PGND。为额外电压为 3V 或更高、额外电流为 40A 或更高的 Q20 挑选功率 MOSFET。VISHAYSIR826ADP MOSFET （80V/60A） 关于此运用来说捉襟见肘。该 MOSFET 具有低 RDS（ON）最大极限地削减传导损耗，进步功率。

　　在 350kHz 时，输入电压标称值为 24V，输出电压为 8.1V。在稳态恒压形式下，开关占空比约为34%，顶部开关导通时刻为1μs。答应30%稳态输出电流纹波，咱们需求输出滤波电感值为：

　　L或最大输出电流为10A DC，峰峰值纹波电流为3.3A。挑选具有满足额外电流的电感器。关于开关功率MOSFET，挑选VISHAY SIR826ADP （80V/60A）作为Q1和Q2。

　　挑选开关频率、输出滤波电感和开关功率MOSFET是解决方案功率、尺度和本钱的平衡。

　　与其他储能介质比较，超级电容器具有共同的优势，而且越来越多地用于各种运用。超级电容器能够包容很多能量并具有十分高的功率密度，答应较大的充电和放电电流。超级电容器是需求快速充电和放电的运用的正确挑选，例如现代库房中的主动通道载体。MAX17701是快速超级电容充电器规划的抱负操控器。