Cómo limitar la carga de voltaje del supercondensador

Para un proyecto de bricolaje, planeo cargar un supercondensador 100F 2.7V usando una batería de iones de litio 18650 de 3.7V. Sin embargo, necesito que cargue solo hasta 2.25V.

¿Hay un circuito simple que pueda construir para limitar el voltaje \ carga?

Básicamente necesito que la energía almacenada sea ~ 250J.

"¿Hay alguna tabla ajustable que pueda comprar?" lo convierte en una pregunta de compra, no permitida
Convertidor Buck + resistencia en serie debería hacerlo.
¿Cuánta corriente puede permitirse tomar de su batería de 3.7V?
@ user287001 Solo necesitaría cargar y descargar entre 10 y 15 veces por sesión, por lo que debería tener suficiente.
Se necesita la corriente máxima permitida para "cuánto tiempo llevará la carga". Si puede pagar, digamos, 100 mA, entonces la carga completa demora 38 minutos. 1A => 3 min 48 s, etc...
¿Cuánta disipación de energía puede permitirse? (disipador de calor en transistor, etc.) ¿Qué tolerancia en V y 500J puede permitirse dado que C tiene una gran tolerancia? Nunca diseñes algo sin incluir todas las especificaciones.
Básicamente, iba a construir un soldador por puntos de descarga capacitiva extremadamente básico y simple, similar a youtube.com/watch?v=0FZVzVo8gLM . La batería cargaría el capacitor y tendría la carga ajustada a la potencia requerida para hacer soldaduras razonablemente buenas. Entonces, supongo que un empate 1-2A es lo suficientemente bueno para mí.
Bien, diseñaré uno que se cargue... en 2 minutos

Respuestas (3)

Si tiene un Darlington PNP de potencia o puede hacer uno con un transistor de potencia y un controlador, obtenga 2 LED ROJOS ultrabrillantes y cualquier transistor de señal NPN antiguo. Estos hacen buenas referencias zener de bajo voltaje.

La detección de corriente está en 330 m y debe ser de 2 a 3 W. El LED superior enciende DIM cuando PNP Darlington está encendido y luego, cuando el LED de salida enciende DIM, apaga el regulador en serie y con 2A tarda <120 s.

ingrese la descripción de la imagen aquí

Diseño de simulación Java

Aquí hay un circuito muy básico que limitaría el voltaje del límite a 2.7V.
El diodo zener se usa para que la referencia de 2,7 V sea bastante constante, independientemente del voltaje de la batería.

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Si usa un amplificador operacional como se muestra, la tasa de carga disminuirá a medida que el límite se acerque al voltaje de referencia. Si tuviera que reemplazar el amplificador operacional con un comparador, esto no debería ser un problema. Para usar un comparador, creo que se necesitaría conectar una resistencia pullup desde la salida del comparador al extremo positivo de la batería.

Aquí hay una simulación que usa un amplificador operacional .

Simplemente use un diodo Z y una resistencia como referencia de voltaje. Con esta modificación el voltaje de carga es estable y no depende del voltaje de entrada. Y agregue una resistencia en serie después de Q1 para limitar la corriente de carga.
@auoa ¡Me ganaste en 2 segundos!
jaja, ahora también tienes que agregar la resistencia: D
¿Estás seguro de que así es como funciona este circuito? Para mí, parece que la tapa verá voltajes hasta un V C mi caída de la batería cuando el comparador está apagado.
¿Realmente lo has simulado? Creo que desea un amplificador operacional en retroalimentación negativa, los 2.7 voltios en la entrada positiva y no un comparador. Eso limitaría el voltaje de la tapa a 2.7V. Tenga en cuenta también que se especificaron 2.25V en la pregunta.
Agregar esa resistencia reduce el voltaje, pero hace que el enfoque sea discutible, ¿no?
@ScottSeidman Había simulado lo que pensé que era este circuito hace algún tiempo, sin embargo, ya no tengo ese software en particular y, por lo tanto, no tengo una forma de simular un comparador en este momento. Mirándolo ahora, creo que al menos requeriría una resistencia pull-up para funcionar correctamente cuando la salida pasa a alta impedancia... Sin embargo, pude reemplazar el comparador con un amplificador operacional y funcionó sin más cambios. ¿Es esa solución utilizable?
@ScottSeidman: también he repasado este circuito en mi cabeza varias veces. Si estoy usando un comparador como el LM2903, y la terminal (+) es más baja que (-), la salida será baja y se encenderá el PNP. Si el terminal (+) llega a (-), entonces la salida pasaría a alta impedancia. Suponiendo que haya una resistencia pullup en la base, el PNP debería apagarse. ¿Estoy incorrecto?
La solución del amplificador operacional funcionaría aún mejor si coloca los 2.7 V en la entrada no inversora y luego usa un arreglo de retroalimentación negativa. Este sería un regulador de voltaje de alta corriente, que es exactamente lo que está buscando. De hecho, es el esquema de "ejemplo" utilizado en los Apéndices de Horowitz y Hill. Mi problema con el comparador es el voltaje en el colector, cómo lo regula y a qué está expuesta la batería durante los tiempos de conmutación. Intente ejecutar su simulación en Circuitlab. Lo acabo de hacer (tuve que cambiar el nombre del zener) y el voltaje en la tapa es de 3.6V.
@ScottSeidman: me temo que no entiendo cómo usaría la retroalimentación negativa, porque el transistor es PNP. Por lo tanto, la base debe bajar para encenderla. Además, mi versión de prueba de CircuitLab ha expirado y ya no me permite usar el simulador. Aquí hay un enlace a la simulación de Java que usa comentarios negativos y un PNP, puede cambiarlo por un NPN manteniendo presionada la tecla Mayús y arrastrándolos: tinyurl.com/j5mko5o ... ¿Cambiarlo a NPN y comentarios negativos ayuda con el problema? Estoy interesado en su solución.

Lo mejor sería una fuente de corriente constante de conmutación reductora síncrona, con una salida de voltaje limitado. Si no encuentra uno prefabricado, puede usar un controlador de LED de conmutación y un comparador para detenerlo cuando se alcanza el voltaje objetivo.

esta sería la solución más eficiente
Cómo limitar la carga de voltaje del supercondensador
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