超级电容锂离子电池供电模块-浙江大学本科毕业答辩

[超级电容锂离子电池供电模块]陈辰3071001171电信07022011.06.11背景锂离子电池特性锂离子电池体积小、能量密度高；自放电小，可长时问存放、寿命长；工作电压范围通常为3.0～4.3V单节锂电池电压为3.6V；可串联在一起组成的电池组；背景超级电容特性超高的电容量。功率密度高。能量转换效率高、充放电接受能力强、充电速度快。适用温度范围宽，可靠性高。（40~65。C）循环使用寿命长；绿色环保。背景将锂离子电池与超级电容的优势互补锂离子电池作为主要储能设备；超级电容作为中间环节的供电模块；超级电容锂离子电池混合功率源的应用举例移动无线通讯设备：手机电池（锂离子电池作为手机电池还是主流，超级电容往往作为锂离子电池的辅助电源，闪光灯等）混合动力电动自行车：（是在电动自行车周围布置超级电容器，构成双电源电动自行车。当电动自行车正常行使时，锂电池快速完成向超级电容器充电。在启动、爬坡、加速等需要大功率阶段，超级电容器代替锂电池向电动机供电。当电动白行车下坡或制动时，超级电容器储存能量，实现能量回收）主要模块介绍LDO模块1CCCV模块2钳位电路模块3整体电路4低压差线性稳压器——LDOLDO_AMP折叠共源共栅放大器LDO_AMP增益70dB，相位裕度45。C，带宽为10MLDO静态工作点设计：Vout=4VR1=R2=500K导通电流：Ion=4mA负反馈调节稳定时，AMP的输出电压为：Vin/2=2.5V使P管处于饱和状态则求得P管的宽长比：W/I=35u/10uLDO输出电压R1=500K R2=500KR1=1M R2=500KVref=2VVDD=5V恒流恒压充电器——CCCV恒流恒压充电器——CCCV阶段1，电路启动，主要由LDO模块起作用阶段2，恒流充电，阶段3，恒流转恒压充电过渡过程阶段4，恒压充电，系统进入稳定工作状态，若受到脉冲负载影响，根据电压电流的变化情况，在恒流恒压模式间转换CCCV_CMOPETITION反馈值接到放大器正端当反馈电压远小于VREF时，CA模块输出电压较大，起主要作用，从而实现电路的恒流充电；当反馈电压接近VREF（输出电压接近稳定值），VA模块的输出比较大，起主要作用，从而实现电路的恒压充电。通过CA模块和VA模块的竞争，便能通过负反馈实现输出电压的动态调节。CCCV_AMPVREF=0.2VIREF=0.2VVDD=5VCCCV_AMP幅频特性VA增益55dB，相位裕度65。C，带宽为2MVFB接0.2V直流-1V交流混合电源IFB接0.2V直流电源CCCV_AMP幅频特性CA增益45dB，相位裕度80。C，带宽为1MIFB接0.2V直流-1V交流混合电源VFB接0.2V直流电源钳位电路在整体电路中，钳位电路的反馈电阻，会和LDO输出端的反馈电阻形成并联结构，使LDO中P管的工作点改变故在整体电路中，取消钳位电路的反馈电阻，Vout/2直接由LDO模块提供钳位电路增益80dB，相位裕度75。C，带宽为50M钳位电路整体电路原理图整体电路的仿真CCCV仿真所需的反馈电路需另外设计目前先测试LDO-钳位电路-大电容的电路性能整体电路的仿真VinVoutVMIDVin使用电压值线性变化的直流电源整体电路的仿真VinVoutVMID遇到的问题一、LDO_AMP的增益和带宽无法达到最佳二、LDO输出延迟和震荡问题，不外接电容负载，有10us延迟，幅值0.5V的震荡；外接200pF电容，有60us延迟，复制0.2V的震荡是否由于LDO_AMP的增益不足引起？遇到的问题LDO不外接负载电容时的延迟与震荡遇到的问题L