ZHDA113 April   2026 TPS61381-Q1

 

  1.   1
  2.   摘要
  3.   商标
  4. 1简介
  5. 2系统概述
    1.     6
    2. 2.1 设计注意事项
    3. 2.2 系统设计原理
      1. 2.2.1 超级电容器充电操作
        1. 2.2.1.1 选择备用超级电容器的计算方法
          1. 2.2.1.1.1 设计计算
  6. 3测试结果
    1. 3.1 待机运行
    2. 3.2 充电操作
    3. 3.3 升压运行
  7. 4总结
  8. 5参考资料
设计计算

对于此设计,备用持续时间为 75ms,最大备用电源要求为 28W。在这里,使用具有总内部电阻的 2S 超级电容器,以在 VCH = 5.4V 时接近 45mΩ。因此,按如下公式计算所需的最小电容:

  1. 方程式 3. VCL = min((VoutIout)/(ηIlim)+IlimRin),  VBUBUV+(VoutIoutRin)/(ηVBUBUCV))
    方程式 4. VCL = 28W / ((0.95 ×15A)+(15A × 45mΩ))        = 2.64V
  2. 计算 VCL:
  3. 计算参数 b 和 k:
    方程式 5. b=(4VoutIoutRin)/η=5.305W.Ωk=[VCH2-VCL2+VCL(VCL2-b)-VCH(VCH2-b)+b(ln(VCH+(VCH2-b))-ln(VCL+(VCL2-b)))]/4  =7.445V2
  4. 计算 Cmin
    方程式 6. Cmin=(2VoutIoutT)/(η(VCH2-VCL2)-2k)=0.68F
  5. 验证结果:

    根据前面的计算结果,选择 0.68F 超级电容器时。因此,可放电的最大能量为:

    方程式 7. Escap=[CscapVCH2-CscapVCL2] /2=7.544J

    负载的能耗为:

    方程式 8. Eload=VoutIoutT=2.1J

    TPS61381 上的损耗为:

    方程式 9. lossBST=Eload((1/η)-1)=110.52mJ

    总能耗为:

    方程式 10. Etotal=Eload+lossBST+lossRin=7.273J

    能量裕度为:

    方程式 11. Emargin=Escap-Etotal=271mJ

    在这里,选择一个电容为 5F、VCH 为 5.4V 且内部电阻为 45mΩ 的超级电容器。在选择超级电容器时,必须确保所选超级电容器的内部电阻尽可能低,以更大限度地减少任何功率损耗,从而更大限度地增加传输到输出端的能量。