2A超级电容器充电器平衡和保护便携式应用中的超级电容器

图 3：LTC4425 充电电流与电压差

IDEAL DIODE CONTROL REGION：理想二极管控制区

CHARGE CURRENT：充电电流

OHMIC REGION：符合欧姆定律的的区域

FULL CHARGE CURRENT REGION：满充电电流区

LINEAR CHARGE CURRENT REGION：线性充电电流区

1/10 CHARGE CURRENT REGION：1/10 充电电流区

电压箝位电路

LTC4425 配备的电路可将超级电容器组中两个超级电容器两端的电压限制到最高可允许电压 V_CLAMP。有两个通过 SEL 引脚可选的 V_CLAMP 预置电压：2.45V 或 2.7V。就较低的 2.45V V_CLAMP 电压而言，SEL 引脚应该设定为逻辑低电平，而对于较高的 2.7V V_CLAMP 电压，该引脚则应设为逻辑高电平。如果底端电容器两端的电压 (即 V_MID 引脚电压) 先达到了 V_CLAMP，那么 NMOS 并联晶体管就接通，并开始从底端的电容器向地泄放电荷。类似地，如果顶端电容器两端的电压(V_TOP)先达到 V_CLAMP，那么 PMOS 并联晶体管就接通，并开始从顶端的电容器向底端的电容器泄放电荷。

当任一超级电容器两端的电压达到与 V_CLAMP 相差 50mV 以内时，互导放大器就开始线性地降低充电电流。到任一并联器件接通时，充电电流降至设定值的 1/10，而且只要该并联器件接通，就保持这个值不变。这是为了防止并联器件被过大的热量损坏。控制并联器件的比较器有 50mV 的迟滞，这意味着，当任一电容器两端的电压降低 50mV 时，并联器件断开，并以满充电电流恢复正常充电，除非受到另一个控制充电器 FET 栅极放大器的限制。如果两个电容器都超过它们的最大可允许电压 V_CLAMP，那么主充电器 FET 完全关断，而且两个并联器件都接通。两个并联器件实际上是电流反射镜，保证分走比通过充电器 FET 的电流更大的电流。

漏电流平衡电路

LTC4425 还配备了一个内部漏电流平衡放大器 (LBA)，该放大器使中点 (即 V_MID 引脚) 电压准确地等于输出电压 V_OUT 的一半。由于其受限的 1mA 供应和吸收能力，它被设计成用来处理由漏电流引起的超级电容器的轻微失配，而不是用来纠正由缺陷引起的任何严重失配。只要有输入电压存在，平衡器就工作。有了该内部平衡器，就无需外部平衡电阻器了。

表 2 比较了凌力尔特超级电容器充电器系列的器件。

表 2：凌力尔特超级电容器充电器比较