超级电容充电系统的设计

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1、第3O卷第4期阜阳师范学院学报(自然科学版)Vo1．30，No．42013年12月JournalofFuyangTeachersCoUege(NaturalScience)Dec．2O13超级电容充电系统的设计周小波，徐磊(阜阳师范学院物理与电子科学学院，安徽阜阳236037)摘要：设计了一种基于恒流源方式的超级电容充电系统，充电过程分为大电流恒流充电阶段、逐渐减小充电电流阶段、微小恒定电流充电阶段，确保超级电容能够完全充满。利用具有电压线性控制电流特性的MOSFET设计了恒流源，单片机通过控制DA转换器可调节恒流源的大小。编写了上位机

2、软件，可设置充电电流的大小、额定电压及绘制充电过程曲线图。关键词：超级电容；充电；恒流源；单片机中图分类号：TP23文献标识码：A文章编号：1004-4329(2013)04—036—04DesignofSuperCapacitorChargingSystemZH0UXiao．bo．XUlei(SchoolofPhysicsandElectronicScience，FuyangTeachenCollege，FuyangAnhui236037，China)Abstract：Asupercapacitorchargingsystembase

3、donconstant．currentsourcewasdesigned．Toensurethatthesupercapac—itorcouldbefullycharged，thechar~ngprocesswasdividedintothreestagesoflargeconstantcurrent，gradualreducingcurrentandsmallconstantcurrent．MOSFETpossessingthecharacteristicoflinealcurrentcontroHingwithvoltagewasu

4、sedtodesignthecon—stant—currentsource，whosecurrentsizeWaSadjustedbyDAconve~erchipcontrolledbyMCU．ThecontrolsystemPCprogramwaswrittentosetthesizeofthechargecurrentandtheratedvoltage．andtOdrawthechar~ngprocesscurves．Keywords：supercapacitor；charge；constant—curentsource；MCU当

5、前能源和环境已成为人类社会可持续发展1系统的设计方案的两大瓶颈，为了保持可持续发展，迫切需要发展可再生新能源及相关材料¨J。超级电容器作为一超级电容可以近似等效为一个内阻串联一个种新型储能装置，具有容量大、功率密度高、充放电电容器-6J，若采用大电流充电至其额定电压停止充循环寿命长、温度运行范围大、不含有毒金属等优电，实际并没有充满。原因主要有两点：一是由于点2J。超级电容是介于传统电容器与电池之间电流较大时，超级电容内阻上压降较大；二是由于的、有着特殊性能的电源，主要依靠双电层和氧化大电流充电时，充电电荷易在电极两端出现瞬时积还原电容

6、电荷储存电能J。目前，超级电容被广泛累，形成浮充J。鉴于以上两点，系统将整个充电应用到电动汽车、脉冲电压系统、应急电源及航天过程分为三个阶段，确保超级电容完全充满。第一航空等领域。国内应用于超级电容充电装置的生阶段：采用恒定的大电流快速充电，充到电容的额产单位较少，无法满足对电容动力的快速需求J。定电压。第二阶段：逐渐减小充电电流，给超级电因此，超级电容充电器设计就显得尤为重要。容补充充电。第三阶段：采用微小的电流充电，超收稿日期：2013—11-08基金项目：阜阳师范学院自然科学研究项目(2012FSKJ06)；阜阳师范学院产学研项目

7、(20l1CXY03)资助。作者简介：周小波(1984一)，男，硕士，助教。研究方向：检测技术与自动控制。第4期周小波，等：超级电容充电系统的设计37级电容内阻等因素影响微小，确保完全充满。2．3按键设置和液晶显示本系统主要由上位机和下位机两部分构成。系统可通过上位机或者按键设置超级电容的上位机主要用于设置待充电超级电容的额定电压、额定电压和充电电流大小。4个按键与单片机的充电电流的大小以满足不同规格参数超级电容充P2．0一P2．3相连接，由于STC90C58ADP2口内部自电的需要，此外，上位机还可以显示超级电容充电带上拉电阻，所以外

8、接按键不需要再接上拉电阻。时的电压值以及波形图。下位机采用4个按键的功能分别为设置额定电压+0．1V、一STC90C58AD为主控制器，接收上位机的控制指0．1V和充电电流+0．1A、一0．1AoLCD12