超级电容TL431方案全讲解

2025-04-22

本方案采用九个2.7V/50F的法拉电容串联,采用TL431进行均衡,均衡电流1A,充电电压24.3V。

设计思路

TL431内部构造图

超级电容TL431方案全讲解 (https://ic.work/) 技术资料 第1张

由芯片数据手册可知,TL431芯片内部基准源为2.5v(实际2.475-2.525之间)

那么很容易就知道芯片内部的逻辑:

当”+”输入端电压高于”-”输入端时,电压比较器输出为高电平,三极管导通,K位置输出低电平;

当”+”输入端电压低于”-”输入端时,电压比较器输出为低电平,三极管截至,K位置等于输入;

那么我们就可以用来制作一个超级电容均压电路

超级电容TL431方案全讲解 (https://ic.work/) 技术资料 第2张

各元器件参数选取思路:

均衡电压怎么设置:

根据数据手册给出的公式:Vout = (R5+R6)*2.5/R6,我们将均衡电压设置在2.7V

TL431的工作电流:

超级电容TL431方案全讲解 (https://ic.work/) 技术资料 第3张

TL431流过的电流需要在1-100ma,所以输入电压值除以220R=(0-13ma)

(考虑会有个体电压能冲到0-3V,所以需要谨慎选取电阻阻值)

为什么采取两个4.7R电阻并联:

等效电阻为2.35R,考虑极端情况(个体电容冲到3V),除去中功率三极管压降,会有2.7V施加在上面,也就是2.7/2.35=1.15A,每个电阻承担(1.15/2)^2*4.7=2.7W,符合市面上能买到的电阻参数(直插电阻4.7R/3W)。

(实际功率应该留有一定的裕量,所以这部分电路可以诸位自行更改,比如选用2R/5W,这样极端情况下功率为3.6W,相对于额定留有30%裕量)

三极管的功率:

我使用的中功率晶体管D882 30V/3A ,电流的冗余留的很多了,加上大封装,散热还是可以的。

(D882管电流有点小,基极电阻有点大,都造成了管的压降有点大,扩流的话三极管可选5A以上的)

极端情况仿真结果图:

超级电容TL431方案全讲解 (https://ic.work/) 技术资料 第4张

最后梳理一下:该方案的均压逻辑:

当分压后”+”输入端电压高于”-”输入端2.5V时,电压比较器输出为高电平,三极管导通,K位置输出低电平,S8550(PNP)导通,D882(PNP)导通;

当分压后”+”输入端电压低于”-”输入端2.5V时,电压比较器输出为低电平,三极管截至,K位置等于输入,S8550(PNP)截止,D882(PNP)截止;

原文链接:

https://blog.csdn.net/qq_44125275/article/details/127715588

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