超級電容鋰離子電池供電模塊-浙江大學本科畢業(yè)答辯

1、CompanyLOGO 超級電容鋰離子電池供電模塊超級電容鋰離子電池供電模塊陳辰3071001171電信07022011.06.11背景背景 鋰離子電池特性鋰離子電池特性 鋰離子電池體積小、能量鋰離子電池體積小、能量密度密度高高； 自放電小，可長時問存放、壽命長自放電小，可長時問存放、壽命長； 工作電壓范圍通常為工作電壓范圍通常為3.04.3V 單節(jié)鋰電池電壓為單節(jié)鋰電池電壓為3.6V；可；可串聯(lián)在一起組成串聯(lián)在一起組成的電池組的電池組；背景背景 超級電容特性超級電容特性 超高的電容量。超高的電容量。 功率密度高。功率密度高。 能量轉換效率高、充放電接受能力強、充電能量轉換效率高、充放電接受能

2、力強、充電速度快。速度快。 適用溫度范圍寬，可靠性高。（適用溫度范圍寬，可靠性高。（ 4065。C ） 循環(huán)使用壽命長；綠色環(huán)保。循環(huán)使用壽命長；綠色環(huán)保。背景背景 將鋰離子電池與超級電容的優(yōu)勢互補將鋰離子電池與超級電容的優(yōu)勢互補 鋰離子電池作為主要儲能設備；鋰離子電池作為主要儲能設備； 超級電容作為中間環(huán)節(jié)的供電模塊；超級電容作為中間環(huán)節(jié)的供電模塊；超級電容鋰離子電池混合功率源的應用舉例超級電容鋰離子電池混合功率源的應用舉例 移動無線通訊設備移動無線通訊設備：手機電池：手機電池（鋰離子電池作為手機電池還是主流，超級電容往往作為鋰離子電池的（鋰離子電池作為手機電池還是主流，超級電容往往作為鋰離

3、子電池的輔助電源，閃光燈等）輔助電源，閃光燈等） 混合動力電動自行車：混合動力電動自行車：（是在電動自行車周圍布置超級電容器，構成雙電源電動自行車。（是在電動自行車周圍布置超級電容器，構成雙電源電動自行車。當電動自行車正常行使時，鋰電池快速完成向超級電容器充電。在啟動、當電動自行車正常行使時，鋰電池快速完成向超級電容器充電。在啟動、爬坡、加速等需要大功率階段，超級電容器代替鋰電池向電動機供電。爬坡、加速等需要大功率階段，超級電容器代替鋰電池向電動機供電。當電動白行車下坡或制動時，超級電容器儲存能量，實現能量回收）當電動白行車下坡或制動時，超級電容器儲存能量，實現能量回收）主要模塊介紹主要模塊介

4、紹LDO模塊1CCCV模塊2鉗位電路模塊3整體電路4低壓差線性穩(wěn)壓器低壓差線性穩(wěn)壓器LDOLDO_AMP折疊共源共柵放大器折疊共源共柵放大器LDO_AMP增益增益70dB，相位裕度，相位裕度45。C，帶寬為，帶寬為10MLDO靜態(tài)工作點設計：靜態(tài)工作點設計：Vout=4VR1=R2=500K導通電流：導通電流：Ion=4mA負反饋調節(jié)穩(wěn)定時，負反饋調節(jié)穩(wěn)定時，AMP的輸出電壓為：的輸出電壓為：Vin/2=2.5V使使P管處于飽和狀態(tài)管處于飽和狀態(tài)則求得則求得P管的寬長比：管的寬長比：W/I=35u/10uLDO輸出電壓輸出電壓R1=500KR2=500KR1=1MR2=500KVref=2VV

5、DD=5V恒流恒壓充電器恒流恒壓充電器CCCV恒流恒壓充電器恒流恒壓充電器CCCV階段階段1，電路啟動，電路啟動，主要由主要由LDO模塊起作用模塊起作用階段階段2，恒流充電，恒流充電，階段階段3，恒流轉恒壓充，恒流轉恒壓充電過渡過程電過渡過程階段階段4，恒壓充電，恒壓充電，系統(tǒng)進入穩(wěn)定工作狀態(tài)，系統(tǒng)進入穩(wěn)定工作狀態(tài)，若受到脈沖負載影響，若受到脈沖負載影響，根據電壓電流的變化情況，根據電壓電流的變化情況，在恒流恒壓模式間轉換在恒流恒壓模式間轉換CCCV_CMOPETITION反饋值接到放大器正端反饋值接到放大器正端當反饋電壓遠小于當反饋電壓遠小于VREF時，時，CA模塊輸出電壓較大，模塊輸出電壓

6、較大，起主要作用，從起主要作用，從而實現電路的恒流充電；而實現電路的恒流充電；當反饋電壓接近當反饋電壓接近VREF（輸出電壓接近穩(wěn)定值），（輸出電壓接近穩(wěn)定值），VA模塊的輸出比較模塊的輸出比較大，起主要作用，從而實現電路的恒壓充電。大，起主要作用，從而實現電路的恒壓充電。通過通過CA模塊和模塊和VA模塊的競爭，便能通過負反饋實現輸出電壓的動態(tài)模塊的競爭，便能通過負反饋實現輸出電壓的動態(tài)調節(jié)。調節(jié)。CCCV_AMPVREF=0.2V IREF=0.2VVDD=5VCCCV_AMP幅頻特性幅頻特性VA增益增益55dB，相位裕度，相位裕度65。C，帶寬為，帶寬為2MVFB接接0.2V直流直流-1V

7、交流混合電源交流混合電源IFB接接0.2V直流電源直流電源CCCV_AMP幅頻特性幅頻特性CA增益增益45dB，相位裕度，相位裕度80。C，帶寬為，帶寬為1MIFB接接0.2V直流直流-1V交流混合電源交流混合電源VFB接接0.2V直流電源直流電源鉗位電路鉗位電路在整體電路中，鉗位電路在整體電路中，鉗位電路的反饋電阻，會和的反饋電阻，會和LDO輸輸出端的反饋電阻形成并聯(lián)出端的反饋電阻形成并聯(lián)結構，使結構，使LDO中中P管的工作管的工作點改變點改變故在整體電路中，取消鉗故在整體電路中，取消鉗位電路的反饋電阻，位電路的反饋電阻，Vout/2直接由直接由LDO模塊提模塊提供供鉗位電路鉗位電路增益增益

8、80dB，相位裕度，相位裕度75。C，帶寬為，帶寬為50M鉗位電路鉗位電路整體電路原理圖整體電路原理圖整體電路的仿真整體電路的仿真CCCV仿真所需的反饋電路需另外設計仿真所需的反饋電路需另外設計目前先測試目前先測試LDO-鉗位電路鉗位電路-大電容的電路性能大電容的電路性能整體電路的仿真整體電路的仿真VinVoutVMIDVin使用電壓值線性變化的直流電源使用電壓值線性變化的直流電源整體電路的仿真整體電路的仿真VinVoutVMID遇到的問題遇到的問題 一、LDO_AMP的增益和帶寬無法達到最佳 二、LDO輸出延遲和震蕩問題， 不外接電容負載，有10us延遲，幅值0.5V的震蕩； 外接200pF電容，有60us延遲，復制0.2V的震蕩 是否由于LDO_AMP的增益不足引起？遇到的問題遇到的問題LDO不外接負載電容時的延遲與震蕩不外接負載電容時的延遲與震蕩遇到的問題遇到的問題LDO外