目录
整体电路架构
一、恒流主回路器件(CC 阶段核心)
1. R500、R501(恒流采样电阻)
2. T501(主功率调整管)
3. T500(电流检测 / 负反馈管)
4. R502(基极限流电阻)
二、恒压控制环路器件(CV 阶段核心)
1. U500(TL431,精密基准源)
2. T502(电压环误差放大管)
3. R503、R504(偏置 / 限流电阻)
4. R507、R508(恒压分压采样电阻)
三、充电使能开关器件
1. T505(使能开关管)
2. R517、R518(基极分压电阻)
四、输出隔离与储能器件
1. D500(双肖特基隔离二极管)
2. C500(超级电容 / 法拉电容)
3. R505、R506、R509(配置跳线电阻)
关键参数总结
这是一个典型的双环路线性 CC-CV(恒流 - 恒压)超级电容充电电路,四大功能模块协同工作,逻辑关系如下:
┌─────────────┐ ┌─────────────┐ ┌─────────────┐ ┌─────────────┐ │ 3.8V输入 │───▶│ 恒流主回路 │───▶│ 输出隔离储能 │───▶ 超级电容C500 │ │ │ (T500/T501 │ │ (D500肖特基)│ │ │ │ R500/R501)│ └─────────────┘ │ │ └───────▲─────┘ │ │ │ │ │ ┌───────┴─────┐ │ │ │ 恒压控制环路 │ │ │ │ (TL431+T502 │ │ │ │ 分压电阻) │ └─────────────┘ └───────▲─────┘ │ ┌──────┴─────┐ │ 充电使能开关│ │ (T505+分压)│ └────────────┘ ▲ │ VCC_IN整体电路架构
本电路是双环路线性恒流 - 恒压(CC-CV)超级电容充电电路,输入 3.8V,标称恒流 80mA,恒压截止 2.5V,带使能控制与反向防倒灌。电路分为四大功能模块:
- 恒流主回路:实现恒定电流充电,由采样电阻、功率管、电流检测管组成;
- 恒压控制环路:实现满电后电压钳位,由 TL431 精密基准、误差放大管、分压电阻组成;
- 充电使能开关:控制电路启停,由 NPN 开关管与分压电阻组成;
- 输出隔离与储能:反向防倒灌、储能与电路配置,由肖特基二极管、超级电容、跳线电阻组成。 两个环路为 “或逻辑”:电容电压较低时电流环主导,恒流充电;电压达到阈值时电压环接管,转入恒压浮充。
一、恒流主回路器件(CC 阶段核心)
恒流原理:利用硅三极管发射结导通电压(V_EB≈0.62~0.68V)的阈值特性,通过采样电阻将充电电流转化为电压,负反馈调节功率管基极电流,最终维持输出电流恒定。
3.8V输入 │ ├─ R500(10Ω) ──┐ │ ├─ T501发射极 → T501集电极 → D500 → C500超级电容 └─ R501(33Ω) ──┘1. R500、R501(恒流采样电阻)
- 参数:0402 封装,R500=10Ω/±5%,R501=33Ω/±5%,二者并联,等效采样电阻
- 连接:左端共同接 3.8V 输入电源,右端分别接 T500 发射极、T501 发射极。
- 工作原理:
充电主电流绝大部分流过 R501 与 T500,小部分参考电流流过 R501 与 T500。电阻两端的压降,直接作为 T500 发射结的驱动电压。
当充电电流增大, 随之升高,T500 发射结偏置加深,导通程度增强,分流 T501 的基极电流,拉低 T501 基极电位,迫使 T501 导通减弱,限制电流继续增大;反之电流减小时,T500 导通减弱,T501 基极电位回升,电流上升,最终通过负反馈维持充电电流基本恒定。
- 恒流值定量计算: 硅 PNP 管发射结导通阈值典型值取 0.65V:
- (18F 从 0 充到 2.5V 理论耗时
)。
2. T501(主功率调整管)
- 参数:LMBT3906LT1G,PNP 型小功率三极管,SOT-23 封装,电流放大倍数 β≈100~300,集电极最大连续电流 200mA。
- 连接:发射极 E 接 R501