ZHCAF98 April   2025 BQ25856-Q1

 

  1.   1
  2.   摘要
  3.   商标
  4. 1简介
  5. 2ACUV 和 ACOV 设置
  6. 3推导
  7. 4应用示意图
  8. 5应用示例 — 备用电解电容器
  9. 6应用示例 — 备用超级电容器
  10. 7总结
  11. 8参考资料

6 应用示例 — 备用超级电容器

BQ25856-Q1 还可与超级电容器备用系统配合使用。在以下示例中、备用电容器电路需要在4A 电流下维持 10V 的系统负载 0.9 秒。这是 BQ25856-Q1的极端情况，因为电容器电压降至 2.5V 后，电容器的最大放电电流会大于 15A。表 6-4 中概述了设计要求。

表 6-1 设计要求
参数值
输入电压12V
系统负载4A
所需反向电压10V
所需负载保持时间0.9s
所需总能量36J

超级电容器可为这些高能量备用系统提供出色的储能功能。单室超级电容器的最大充电电压较低，约为 2.5V 至 3.7V。为了获得更高的电压和更多的可用功率，必须使用多个串联超级电容器。两个串联的超级电容器的充电电压可达 5V。上述公式可用于计算所需电容为 3.84F。由于从电容器中拉出极端电流，此数字乘以 4 得到 11.52F。可使用两个串联的 25F 电容器获得 12.5F 的总电容，总额定电压为 5V。

表 6-2 硬件
参数值
输出电容器12.5F（2x25F 电容器串联）
输出电压设置5V
ACUV 设置10V
表 6-3 寄存器设置

寄存器

说明

REG0x02=0x0640将 ICHG_REG 设置为 20A 的最大值，以尽可能快地为电容器充电。
REG0x06=0x01E0将 IAC_DPM 设置为 15A，以防止充电器损毁输入电源。
REG0x0C=0x07D0设置 VAC_REV = 10000mV，这会设置反向模式电压。
REG0x14[3]=0设置 EN_TERM = 0。
REG0x14[0]=0设置 EN_PRECHG=0 并设置充电器以跳过涓流充电和预充电模式。
REG0x18[6]=0设置 EN_ILIM_HIZ_PIN=0。这会禁用 EVM 上的输入电流硬件限制。现在，IC 仅使用 IAC_DPM 寄存器来调节输入电流。
REG0x1E[5]=1设置 SYSREV_UV=1。默认情况下，如果 VAC 低于反向电压目标的 80%，反向模式将关闭。SYSREV_UV=1 时，会将欠压设置固定为 3.3V。即使 VAC 降至反向电压目标以下，这也可以确保反向模式开启。

在 图 6-1 中，BQ25856-Q1 EVM 需要 6.78 秒来完全对电容器充电。通道 1 是输入电压，以蓝色表示。通道 2 是电容器电压，以青色表示。通道 3 是系统电压，以品红色表示。通道 4 是电容器电流，以绿色表示。流入电容器的电流为正。

BQ25856-Q1 为超级电容器充电图 6-1 BQ25856-Q1 为超级电容器充电

在 图 6-2 中，BQ25856-Q1 在10V 电压下的 4A 系统负载持续 900 毫秒。通道 1 是充电器上的 VAC 电压。通道 2 是备用电容器上的电压。通道 3 是系统负载电流。通道 4 是流入电容器的电流。当 BQ25856-Q1 开始拉电时，电容器电流变为负电。请注意，VAC 开始下降，但 VAC 稳定在 10V。

BQ25856-Q1 在 4A 负载下提供备用电源图 6-2 BQ25856-Q1 在 4A 负载下提供备用电源

请注意，反向模式关断后电容器电压升高，这表明存在 ESR 损耗。为了在 10V 电压下维持 4A 的电流输出，当电容器电压为 2.5V 时，BQ25856-Q1 需要电容器提供 20A 电流。这会导致电容器上出现 1.28V 的压降。超级电容器的 ESR 计算结果为 64mΩ、ESR 在放电结束时消耗 25.6W 的功率。在这些大电流下，电容器的 ESR 和导线的 IR 压降起着重要作用。可以通过使用具有较低 ESR 和较大导线的电容器来提高可用功率。请注意，BQ25856-Q1 将最大放电电流设置为 20A。可以使用 IBAT_REV 位来减小该值。

请注意，在这些高负载下运行超级电容器会降低有效电容，随着时间的推移增加 ESR，并缩短工作寿命。通过使用具有低 ESR 的超级电容器来减少内部发热，可以延长超级电容器的使用寿命。超级电容器还可以并联使用，以降低每个电容器上的电流负载。对这些影响的深入分析不在本应用手册的讨论范围内。节 8 中列出了几份有用的研究文件。

在 图 6-3 中，当输入电源断开时，BQ25856-Q1 需要约 60µs 的时间从充电状态转换到放电状态。通道 1 是流入 4A 系统负载的电流，以蓝色表示。通道 2 是 BQ25856-Q1上 的 /INT 引脚，以青色表示。当 BQ25856-Q1 更改状态时，/INT 引脚会生成中断脉冲。通道 3 是在 4A 系统负载上测量的电压，以品红色表示。通道 4 是开关节点 1，以绿色表示。由于 VAC 变为低电平且自动反向模式开启，/INT 引脚变为低电平。

BQ25856-Q1 使用超级电容器时的自动反向时间图 6-3 BQ25856-Q1 使用超级电容器时的自动反向时间