超級電容 TL431 均壓方案全解析
出處:維庫電子市場網(wǎng) 發(fā)布于:2025-04-22 16:00:25 | 743 次閱讀
從設計思路來看,依據(jù) TL431 芯片數(shù)據(jù)手冊,其內部基準源為 2.5V(實際在 2.475 - 2.525 之間),可據(jù)此構建超級電容均壓電路。在元器件參數(shù)選取方面,均衡電壓根據(jù)公式 Vout = (R5 + R6)*2.5/R6 設置在 2.7V;TL431 工作電流需在 1 - 100mA,輸入電壓值除以 220R 約為 0 - 13mA;采取兩個 4.7R 電阻并聯(lián),等效電阻為 2.35R,可滿足極端情況下的功率要求;三極管選用中功率晶體管 D882 30V/3A,但在擴流時可選用 5A 以上的三極管。
該方案均壓邏輯清晰,當分壓后 “+” 輸入端電壓高于 “-” 輸入端 2.5V 時,相關三極管導通;反之則截止。此方案為超級電容均壓設計提供了詳細的參考和思路。
一、方案概述本方案采用九個 2.7V/50F 的法拉電容串聯(lián),采用 TL431 進行均衡,均衡電流為 1A,充電電壓為 24.3V。
二、設計思路 TL431 芯片內部基準源為 2.5V(實際在 2.475 - 2.525 之間),其內部邏輯為:當 “+” 輸入端電壓高于 “-” 輸入端時,電壓比較器輸出為高電平,三極管導通,K 位置輸出低電平;當 “+” 輸入端電壓低于 “-” 輸入端時,電壓比較器輸出為低電平,三極管截止,K 位置等于輸入。利用這一特性可制作超級電容均壓電路。

均衡電壓設置
根據(jù)數(shù)據(jù)手冊給出的公式 Vout = (R5 + R6)*2.5/R6,將均衡電壓設置在 2.7V。
TL431 的工作電流
TL431 流過的電流需要在 1 - 100mA,輸入電壓值除以 220R 約為 0 - 13mA(考慮會有個體電壓能沖到 0 - 3V,所以需要謹慎選取電阻阻值)。
電阻選取
采取兩個 4.7R 電阻并聯(lián),等效電阻為 2.35R??紤]極端情況(個體電容沖到 3V),除去中功率三極管壓降,會有 2.7V 施加在上面,此時電流為 2.7/2.35 = 1.15A,每個電阻承擔的功率為 (1.15/2)^2*4.7 = 2.7W,符合市面上能買到的直插電阻 4.7R/3W 參數(shù)。實際功率應留有一定裕量,也可選用 2R/5W,極端情況下功率為 3.6W,相對于額定留有 30% 裕量。
三極管的功率 使用中功率晶體管 D882 30V/3A,不過 D882 管電流有點小,基極電阻有點大,造成管的壓降有點大。擴流時三極管可選 5A 以上的。

當分壓后 “+” 輸入端電壓高于 “-” 輸入端 2.5V 時,電壓比較器輸出為高電平,三極管導通,K 位置輸出低電平,S8550(PNP)導通,D882(PNP)導通;當分壓后 “+” 輸入端電壓低于 “-” 輸入端 2.5V 時,電壓比較器輸出為低電平,三極管截止,K 位置等于輸入,S8550(PNP)截止,D882(PNP)截止。
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