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嵌位电压串联电阻升压转换器的效率

发布时间:2020/11/1 22:19:20 访问次数:682

使用寿命与嵌位电压的关系(以温度作为关键参数)

最大功率传输定理,必须考虑的第三个影响因素不是特别明显:最大功率传输定理。为了从具有等效串联电阻的超级电容源获得最大外部功率,负载电阻必须等于源电阻。交替使用耗尽、备份或负载几种表述,在这里它们都表示相同的意思。

串联电阻的电容堆栈供电,作为戴维南等效电路,可以使用以下公式,轻松计算出负载的功耗:

为了计算最大的功率传输,我们可以对前一个公式求导,求出它为零时的条件。RSTK = RLOAD时就是这种情况。

让RSTK = RLOAD,可以得出:

这也可以直观地理解。如果负载电阻大于源电阻,由于总电路电阻增大,负载功率会降低。如果负载电阻低于源电阻,则由于总电阻降低,大部分功耗在电容源内.

负载中消耗的功率也降低。对于给定的电容电压和给定的堆栈电阻(超级电容的ESR),当源阻抗和负载阻抗匹配时,可传输功率最大。

可用功率与堆栈电流的关系曲线,关于设计中的可用电能有一些提示说明。由于堆叠式超级电容的ESR固定不变,所以在备份操作期间唯一变化的值就是堆栈电压,当然也包括堆栈电流。

为了满足备份负载的要求,随着堆栈电压降低,支持负载所需的电流增加。遗憾的是,电流增加到超过定义的最佳水平时,会增加超级电容的ESR损失,从而导致可用备份功率降低。如果这种情况发生在DC-DC转换器达到其最低输入电压之前,则会转化为额外的可用电能损失。

由于从输入电压、输出电流和占空比方面来看,备份过程是一个动态过程,所以计算所需堆栈电容的完整公式不会像前面的版本那么简单。

使用之前的PBACKUP方程,我们可以求解VSTK(MIN)同样,我们也可以考虑升压转换器的效率,并将其加到这个公式中:

升压运算:使用这个下限值VSTK(MIN),我们可以从最大和最小电池电压中得出电容利用率αB:

可以看出,最终公式为:

其中η = DC-DC转换器的效率。

超级电容备份系统设计方法

如果没有合适的电容,可以选择更高的电容、更高的电池电压、更多的堆叠电容或更低的利用率进行迭代。


(素材来源:eccn.如涉版权请联系删除。特别感谢)


使用寿命与嵌位电压的关系(以温度作为关键参数)

最大功率传输定理,必须考虑的第三个影响因素不是特别明显:最大功率传输定理。为了从具有等效串联电阻的超级电容源获得最大外部功率,负载电阻必须等于源电阻。交替使用耗尽、备份或负载几种表述,在这里它们都表示相同的意思。

串联电阻的电容堆栈供电,作为戴维南等效电路,可以使用以下公式,轻松计算出负载的功耗:

为了计算最大的功率传输,我们可以对前一个公式求导,求出它为零时的条件。RSTK = RLOAD时就是这种情况。

让RSTK = RLOAD,可以得出:

这也可以直观地理解。如果负载电阻大于源电阻,由于总电路电阻增大,负载功率会降低。如果负载电阻低于源电阻,则由于总电阻降低,大部分功耗在电容源内.

负载中消耗的功率也降低。对于给定的电容电压和给定的堆栈电阻(超级电容的ESR),当源阻抗和负载阻抗匹配时,可传输功率最大。

可用功率与堆栈电流的关系曲线,关于设计中的可用电能有一些提示说明。由于堆叠式超级电容的ESR固定不变,所以在备份操作期间唯一变化的值就是堆栈电压,当然也包括堆栈电流。

为了满足备份负载的要求,随着堆栈电压降低,支持负载所需的电流增加。遗憾的是,电流增加到超过定义的最佳水平时,会增加超级电容的ESR损失,从而导致可用备份功率降低。如果这种情况发生在DC-DC转换器达到其最低输入电压之前,则会转化为额外的可用电能损失。

由于从输入电压、输出电流和占空比方面来看,备份过程是一个动态过程,所以计算所需堆栈电容的完整公式不会像前面的版本那么简单。

使用之前的PBACKUP方程,我们可以求解VSTK(MIN)同样,我们也可以考虑升压转换器的效率,并将其加到这个公式中:

升压运算:使用这个下限值VSTK(MIN),我们可以从最大和最小电池电压中得出电容利用率αB:

可以看出,最终公式为:

其中η = DC-DC转换器的效率。

超级电容备份系统设计方法

如果没有合适的电容,可以选择更高的电容、更高的电池电压、更多的堆叠电容或更低的利用率进行迭代。


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