ZHDA116 April   2026 BQ25856-Q1

 

  1.   1
  2.   摘要
  3.   商标
  4. 1简介
  5. 2如何延长超级电容器的使用寿命
    1. 2.1 电压的影响
    2. 2.2 电流的影响
    3. 2.3 温度的影响
  6. 3超级电容器的 ESR 和电容
    1. 3.1 估算电容器的电容和 ESR
    2. 3.2 使用 BQ25856-Q1 测量超级电容器的运行状况
    3. 3.3 估算反向模式下的电容和 ESR
  7. 4总结
  8. 5附录 - BQ25858-Q1 的 MCU 代码示例
  9. 6参考资料

估算电容器的电容和 ESR

超级电容器和电容器可以建模为电阻器和电容器,如 图 3-1 所示。

 电容器模型图 3-1 电容器模型.

由于电容和 ESR 是超级电容器运行状况的决定性特征,并且会随着时间的推移而变化,因此本应用手册重点介绍了如何测量这些值。

电容器中电流的定义公式如 方程式 1 所示:

方程式 1. i = C d V d t

BQ2585X-Q1 和 BQ2575X 系列器件可以用作恒流源。使用恒流源意味着电压随时间的变化是线性的。方程式 1 可以重新排列成 方程式 2,以计算电容:BQ2585X-Q1 IC 可以通过板载 ADC 测量电压变化。测量充电开始后的初始电压和禁用充电之前的最终电压。可根据 方程式 3 确定电压变化:

方程式 2. C = i Δ t Δ V
方程式 3. Δ V = V F i n a l - V I n i t i a l

可根据 方程式 4 计算电容:

方程式 4. C = i Δ t V F i n a l - V I n i t i a l

通过使用已知电流来测量已知时间内的电压变化,上述公式可以计算出超级电容器的电容。可以跟踪电容随时间的变化,以确定电容器是否即将达到 EOL。

还需跟踪 ESR 随时间的变化。电容器 ESR 上的压降由欧姆定律定义,而电容器 ESR 的电阻可通过 \ 求解:

方程式 5. R E S R = V E S R i

当器件提供电流为超级电容器充电时,从电容器测得的电压是两个电压之和:电容器电压和电容器 ESR 两端的压降 (VESR)。可以在无灌电流或拉电流的情况下测量该电容器,以使 VESR 抵消。在这里,最终电压定义为充电结束前的电压。最终电压是超级电容器上无电流时的电压。最终电压没有电流;因此,ESR 上没有电压。

减去两个电压测量值会得到超级电容器 ESR 两端的压降:

方程式 6. V F i n a l - V E n d i n g = ( V E S R + V C A P ) - ( V C A P ) = V E S R

方程式 6 中的结果代入 方程式 5 并了解充电电流设置,可以确定超级电容器的 ESR。也可以在超级电容器的寿命内跟踪 ESR,以估算超级电容器是否已达到其使用寿命。

为了确保电流保持恒定而电容器在测试期间不会充满电,可使用以下公式计算测试后电容器的最终电压。

方程式 7. V E n d i n g = 1 C 0 t i d t + V S t a r t

由于充电电流 i 是一个常数值,方程式 7 可重新排列为:

方程式 8. V F i n a l = i Δ t C + V S t a r t

此公式可用于确保 BQ2585X-Q1 IC 保持恒流模式,并且测试不会使电容器完全充电。BQ2585X-Q1 还具有状态寄存器,用于显示 IC 是恒压模式还是恒流模式。测试后可以读取状态寄存器,以确保 IC 保持在恒流模式。

以下流程图显示了如何使用 BQ25856-Q1 测量超级电容器的运行状况:

 超级电容器运行状况测量流程图图 3-2 超级电容器运行状况测量流程图.