ZHDA309 September   2026 TPS61383-Q1

 

  1.   1
  2.   摘要
  3.   商标
  4. 1简介
  5. 2设计要求和系统结构
    1. 2.1 设计要求
    2. 2.2 系统结构
      1. 2.2.1 集中式电子锁存器系统
      2. 2.2.2 分布式电子锁存器系统
  6. 3动力总成
    1. 3.1 使用 TPS61383-Q1 的集成电子锁存器动力总成
      1. 3.1.1 超级电容器充电器功能简介
      2. 3.1.2 升压功能简介
      3. 3.1.3 超级电容器泄放
    2. 3.2 硬件设计流程
      1. 3.2.1 选择外部 MOSFET
      2. 3.2.2 电感器选型
      3. 3.2.3 超级电容器侧的电容器
      4. 3.2.4 升压输出电容器
      5. 3.2.5 环路补偿设计
      6. 3.2.6 关键注意事项
    3. 3.3 软件初始编程流程
  7. 4超级电容器能量建模基础与选型
    1. 4.1 放电曲线和截止电压
    2. 4.2 超级电容器放电能量建模
    3. 4.3 计算示例
    4. 4.4 超级电容器 Excel 计算工具
  8. 5超级电容器管理
    1. 5.1 使用 BQ76907-Q1 进行电压监测
    2. 5.2 使用 BQ76907-Q1 进行电芯均衡
      1. 5.2.1 均衡策略
      2. 5.2.2 I2C 实施
      3. 5.2.3 电芯均衡电流
      4. 5.2.4 低侧保护电路设计注意事项
    3. 5.3 超级电容器健康状态检测:TPS61383-Q1 和 BQ76907-Q1 组合解决方案
  9. 6控制单元和通信
    1. 6.1 控制单元设计注意事项
    2. 6.2 SBC 选择
  10. 7执行单元
    1. 7.1 电机驱动器结构
    2. 7.2 电机驱动器设计注意事项
  11. 8总结
  12. 9参考资料

计算示例

根据前面对超级电容器的分析,计算对超级电容器的要求。本节提供了一个计算最小 Cscap 的示例。假设电子锁存器系统具有以下设计目标:

表 4-1 设计要求(示例)
条目 参数
电池节数 3s
超级电容器电压 每节电芯 2.5V,总共 7.5V
超级电容器内部电阻 每节电芯 30mΩ,总计 90mΩ
负载功率 72W (12V, 6A)
负载持续时间 10 个门锁、每个 100ms、总时间 1s
升压效率 90%
升压电流限值 25A
  1. 计算 VCL
    方程式 30. V C U T _ O F F = M A X ( P O U T η B S T I L I M + I L I M R S C A P ,   2 P O U T R S C A P ) = M A X ( 72 W 0 . 9 × 25 A + 25 A × 90 m Ω ,   2 × 72 W × 90 m Ω ) = M A X ( 5 . 45 V ,   3 . 6 V ) = 5 . 45 V
  2. 计算参数 b 和 k
    方程式 31. b = 4 V o u t I o u t R S C A P η B S T = 28 . 8 W . Ω
    方程式 32. k = [ V C H 2 - V C L 2 + V C L V C L 2 - b - V C H V C H 2 - b + b ( ln ⁡ ( V C H + V C H 2 - b ) - ln ⁡ ( V C L + V C L 2 - b ) ) ] / 4 = 3 . 064 V 2
  3. 计算 Cmin
    方程式 33. C m i n = 2 V o u t I o u t T η B S T ( V C H 2 - V C L 2 ) - 2 k = 2 × 72 W × 1 s 0 . 9 ( 7 . 5 2 - 5 . 45 2 ) - 2 × 3 . 064 V 2 = 8 . 1 F
  4. 验证结果

    根据之前的计算结果,选择每节电芯 25F(三节电芯合计 8.333F)的超级电容器。因此,可放电的最大能量为:

    方程式 34. E S C A P = 1 2 C S C A P V C H 2 - 1 2 C S C A P V C L 2 = 110 . 61 J

    负载的能耗为:

    方程式 35. E l o a d = V o u t I o u t T = 72 J

    TPS61383 上的损耗为:

    方程式 36. l o s s B S T = E l o a d ( 1 η B S T - 1 ) = 8 J

    超级电容器内部电阻器上的损耗为:

    方程式 37. l o s s R S C A P = k   C S C A P = 2 . 553 J

    总能耗为:

    方程式 38. E t o t a l = E l o a d + l o s s B S T + l o s s R S C A P = 82.533 J

    能量裕度为:

    方程式 39. E m a r g i n = E S C A P - E t o t a l = 27 . 4 J