1 引言

測量?jì)x器、數據采集系統、伺服系統以及機器人等重要單元或關(guān)鍵部件需在非正常掉電時(shí)進(jìn)行狀態(tài)記錄和必要的系統配置，使用電池往往由于長(cháng)期浮充致使壽命減少，且需定期更換。超級電容器(Super Capacitor)兼有常規電容器功率密度大、充電電池比能量高的優(yōu)點(diǎn)，可進(jìn)行高效率快速充放電，且可長(cháng)期浮充，在大電流充放電、充放電次數，壽命等方面優(yōu)于電池，正在發(fā)展成為一種新型、高效、實(shí)用的能量?jì)Υ嫜b置，是介于充電電池和電容器之間的一種新型能源器件。本文采用超級電容器設計了高效、大電流Boost掉電后備電源。

2 超級電容容量和拓撲的選取

該電源實(shí)現短時(shí)掉電保護，其配置需要優(yōu)化，即采用盡量小的電容容量獲得盡量長(cháng)的使用時(shí)間。采用Buck結構，效率會(huì )有所提高，但會(huì )有較大的電容電荷不能利用;采用升降壓結構的Buck-Boost產(chǎn)生的反壓直接利用會(huì )有困難;采用高頻變壓器隔離的拓撲，在經(jīng)濟性、效率、功率密度等方面均有一定限制;綜上，本文采用了可使電容容量較為合理非隔離升壓拓撲，主要技術(shù)指標如下：超級電容電壓可用范圍3V-5V,最大輸入電流18A~20A,輸出電壓+5V@5A,保持時(shí)間10秒。由于掉電保護時(shí)間較短，功率元件降額使用不必太苛刻。

超級電容作為儲能元件，在正常情況下，該設計由5V電源供電，并同時(shí)給超級電容進(jìn)行充電。當外接電源掉電后，系統的所有供電需求均由超級電容完成。在此設計中超級電容部分是由兩個(gè)耐壓值為2.7V,容值為220F的電容串聯(lián)組成，為了達到較好的均壓效果，使用了兩個(gè)1M的電阻對兩支超級電容進(jìn)行均壓。