限流電阻的大小主要取決于用戶電源系統的功率；如果用戶電源系統的功率比較大，那么限流電阻可以取小一點，如果電源功率比較小，那么電阻取大一些，同時注意電阻的功率，正常功率必須在1W以上。比如電源最大工作電流為1A，電壓5V，那么限流電阻取5歐左右，功率為5W。此充電電路只限于內阻很小的超級電容，比如柱式超級電容，對于內阻比較大的超級電容，則無須限流電阻，比如扣式超級電容。放電二極管可以選取正向導通壓降比較小的齊納二極管，同時保證一定的功率。

法拉電容充電電路圖匯總（七款模擬電路設計原理圖詳解）

法拉電容充電電路圖（二）

本電路圖是關于36VIN、5.6A、兩節2.5V串聯超級電容器充電器電路連接圖

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LTM8026是一款36VIN、5A恒定電壓、恒定電流（CVCC）降壓型μModule?穩壓器。封裝中內置了開關控制器、電源開關、電感器以及支持組件。LTM8026可在一個6V至36V的輸入電壓范圍內運作，可支持1.2V至24V的輸出電壓范圍。CVCC操作使LTM8026能在整個輸出范圍內準確地調節其高達5A的輸出電流。輸出電流可利用一個控制電壓、單個電阻器或一個熱敏電阻來設定。僅需采用負責設定輸出電壓和頻率的電阻器以及大容量的輸入和輸出濾波電容器便可實現完整的設計。

法拉電容充電電路圖（三）

LTR3741組成的5V，20A超級電容充電電路

法拉電容充電電路圖匯總（七款模擬電路設計原理圖詳解）

圖LTR37415V穩壓輸出的20A超電容充電器電路圖

法拉電容充電電路圖（四）

在該應用中，于正常操作期間將兩個串聯超級電容器充電至5V，以在主電源出現故障時提供所需的后備電源。只要主電源接入，LTC3536就將處于靜態電流非常低的突發模式（BurstMode）操作，從而最大限度地減少后備存儲電容器的電量消耗。

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法拉電容充電電路圖（五）

LT3741是一款固定頻率、同步降壓型DC/DC控制器，專為準確地調節高達20A的輸出電流而設計。平均電流模式控制器將在一個0V至（VIN-2V）的寬輸出電壓范圍內保持電感器電流調節作用。已調電流由CTRL引腳上的一個模擬電壓和一個外部檢測電阻器來設定。LT3741運用了一種獨特的拓撲結構，因而能夠供應和吸收電流。已調電壓和過壓保護功能電路利用一個連接在輸出端和FB引腳之間的分壓器來設定。開關頻率可通過一個外部電阻器或利用一個外部時鐘信號在200kHz至1MHz的范圍內進行設置。

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法拉電容充電電路圖（六）

通過太陽能電池為超級電容器充電的最簡單方法是使用二極管。在普通光照條件下，即使考慮到二極管造成的損耗，超級電容器也可充電到太陽能電池的開路電壓。圖1是超級電容器在二極管幫助下充電的原理圖。大多數系統都需要一個輔助過壓保護電路，以保護超級電容器以及后續的負載電子設備。

法拉電容充電電路圖匯總（七款模擬電路設計原理圖詳解）

圖1：使用二極管為超級電容器充電的原理圖

這種解決方案的簡捷性使之常為低成本太陽能附件選用。但是這種方法有許多不足之處。首先，它只能用于多體太陽能電池，太陽能電池的開路電壓高于超級電容器的過壓限值或所需的負載電壓。輸出低電壓的熱電采集器不能使用這種方法為蓄能元件充電。

另外，該電路將太陽能電池穩壓在蓄電介質電壓以上的一個二極管壓降上。這就意味著蓄電介質上的電壓根據負載條件變化時，太陽能電池的穩壓點也會隨之移動。對于具有寬泛放電曲線的蓄電池或者電壓可隨負載需求發生明顯變化的超級電容器而言，這并非理想的解決方案，因為太陽能電池的電壓調整在遠離其最大功率點的位置。大多數低功耗電子系統中所需的輔助過壓保護電路也會消耗靜態電流，其可在低光照期間影響系統效率。

二極管充電的不足可使用專門用于與能源采集設備配套使用的集成電路克服。這類器件之一即為bq25504。這是一款超低靜態電流充電器IC，可對所連接的能源采集器進行最大功率點跟蹤（MPPT）。圖3是如何使用該器件為超級電容器充電的示意圖，為了清楚起見，圖中只顯示了必用的引腳。電阻器ROV1與ROV2用于設置超級電容器的過壓閾值。電阻器ROK1、ROK2與ROK3用于設置VBAT_OK信號的上下閾值，其可用于控制系統負載，以防超級電容器過度放電。太陽能電池與引腳VIN_DC相連。

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圖3：使用升壓充電器IC為超級電容器充電的原理圖

由于超級電容器在過長時間沒有采集能源輸入時，通常會一直放電到0V，因此系統需要從蓄能電容器完全放空的情況下啟動。大多數專用能源采集充電器IC都具有冷啟動特性，只要輸入電源電壓高于一定水平，就能啟動為處于完全放電狀態的蓄能元件充電。本例中電壓值為330mV。

使用升壓充電器IC為超級電容器充電的優勢之一在于能夠使用單體或雙體太陽能電池，與多體太陽能電池相比，其可為相同的太陽能電池面積提供更大的平均電源。該款內建過壓保護電路的IC有助于保護超級電容器及負載電子設備。用戶可編程型VBAT_OK電平可用于向負載電路發出開關信號。而且，一旦器件進入常規充電器模式，該IC的MPPT功能便可幫助將太陽能電池穩定在最大功率點上，從而可從太陽能電池中提取最理想的電源。

法拉電容充電電路圖（七）

快充電路工作原理

圖1為基于反激變換器的超級電容快速充電電路拓撲及控制框圖。包括輸入整流橋，反激變壓器，串聯在原邊的開關器件，副邊續流二極管，電流傳感器，副邊隔離電壓檢測及控制PWM信號產生電路。與傳統的反激電路相比，該超級電容快速充電電路去除了輸入端濾波電解電容，增加了電路的可靠性;將電流檢測電阻改為磁耦合檢測，降低損耗，并且可以同時檢測變壓器原邊和副邊電流，用以限制副邊充電電流;副邊電壓隔離檢測，用以控制超級電容充電截至電壓。主電路工作原理基本上與反激電路原理類似，但是控制電路結合超級電容初充電特性進行了設計，以滿足超級電容初次充電時長時間短路限流充電的要求。

法拉電容充電電路圖匯總（七款模擬電路設計原理圖詳解）

法拉電容充電電路圖匯總（七款模擬電路設計原理圖詳解）

圖2中A為電流檢測（CurrentSensor）波形。用與變壓器相同的比例檢測原邊電流和變壓器副邊電流，由于變壓器原副邊與匝比成反比，檢測電流成為連續的電流波形。電壓比較器（VoltageComparator），將檢測電流值與限幅值Limit1比較，當原邊電流值》=限幅值Limit1時，產生信號B，以產生驅動信號關斷功率管。

控制電路

如果在整流輸出側接入電解電容，可以得到穩定的直流輸入電壓。由于鋁電解電容可能存在失效問題，以及壽命限制，使電路穩定性及工作壽命受到一定的影響，因此在快速充電電路中避免使用輸入鋁電解電容。將經過整流之后的脈動直流電壓，作為上限幅值Limit1的參照，使輸入電流跟隨輸入電壓的波動調整，可以提高輸入功率因數。若將下限幅值Limit2設置為0，可使功率因數得到進一步的提高，但會增加輸出電流紋波量。

法拉電容充電電路圖匯總（七款模擬電路設計原理圖詳解）

控制電路原理圖如圖所示。控制電路由運算放大器LM358、比較器LM393和RS觸發芯片CD4043等構成。采用與變壓器相同匝比的互感器進行電流檢測，互感器的同名端與反激變壓器一致。電流檢測信號經過LM358調理后與電流限幅值Limit1與Limit2進行比較。二個比較器的輸出經過觸發器RS4043鎖存后作為MOSFET管驅動信號。輸出側電壓檢測作為充電終止信號，控制CD4043使能端。