Estoy tratando de armar un circuito que puede cargar un supercapacitador Maxwell 3000F en aproximadamente 10 minutos. Estoy buscando usar un adaptador para portátil de 150W y un convertidor Buck. Problemas que estoy encontrando:
Primero hagamos un cálculo de potencia: la carga \ $ Q \ $ en un capacitor con capacidad \ $ C \ $ bajo voltaje \ $ U \ $ es:
$$ \ begin {align} Q & = CU \\ & = 3000 \, F \ cdot 3 \, V \\ & = 3000 \, \ frac {As} {V} \ cdot 3 \, V \\ & = 9000 \, As \, \ text. \ end {align} $$
Eso es un buen puñado de Energía:
$$ \ begin {align} E & = QU \\ & = 9000 \, As \ cdot 3 \, V \\ & = 27 \, kVAs \\ & = 27 \, kWs \\ & = 27 \, kJ \, \ text. \ end {align} $$
27 kJ no es algo divertido. Si quisiera cargar eso dentro de 10 min = 600 s, su promedio actual y su potencia tendrían que estar
$$ \ begin {align} I_ {avg} & = \ frac {9000 \, As} {600 \, s} \\ & = \ frac {90} 6 \, A \\ & = 15 \, A \, \ text {,} \\ P_ {avg} & = \ frac {27 \, kJ} {600 \, s} \\ & = 45 \, W \ end {align} $$
entonces, suponiendo un 20V típico para el suministro de su computadora portátil, y luego de su reclamo entrega hasta 150W, su corriente de salida máxima instantánea es de 7.5A, menos de 15A; en otras palabras, realmente necesitará ese paso hacia abajo convertidor si quieres hacer esto en 10 minutos.
Lamentablemente, los condensadores no se cargan de forma continua, tienen una disminución exponencial de la brecha de voltaje == corriente, por lo que al principio tendrías una corriente de carga inmensa.
Por lo tanto, podría diseñar un convertidor reductor (buck) muy robusto que sea capaz de obtener 100s de amperio por un corto tiempo, pero también podría diseñar algo que evite el conjunto. Inductividad: después de todo, no le importa el voltaje en absoluto, hasta que alcance el valor final deseado; eso llevará más tiempo, quemará mucha energía, pero también es mucho más fácil de implementar:
Básicamente:
Otro método, mejor, ya que es menos ineficiente, sería utilizar un Opamp sobre una resistencia de derivación más pequeña en lugar de R1 para acumular una corriente constante (== corriente máxima de su suministro) en el condensador, y utilizar el comparador / voltaje de referencia. sólo para desactivarlo.
Pero: también podría tomar este circuito de solo comparador y omitir R1, probablemente. ¿Por qué? Debido a que la electrónica de consumo, suficientemente enfriada, probablemente se apagará en una situación de sobrecarga y se volverá a encender tan pronto como las cosas se hayan enfriado. De esa manera, puede utilizar la fuente de alimentación reducida que su fuente de computadora portátil es esencialmente ... No llamaría a esto una buena solución, pero definitivamente es la más fácil y, en el peor de los casos, le cuesta una fuente de computadora portátil.
Si esta es una aplicación única en la que no te importa cuán grande o desordenada sea la fuente de alimentación, observa el uso de una placa base de PC antigua.
La mayoría de los chips de CPU modernos se ejecutan en algún lugar entre 1.5 Vcc y 3.3 Vcc. Los chips de CPU más antiguos generalmente tienen un voltaje más alto.
A menudo hay una palabra digital de 5 bits que establece el voltaje de salida exacto de la fuente de alimentación de la CPU.
Esto debería hacer que comiences hacia una solución muy económica.
Lea otras preguntas en las etiquetas charging supercapacitor