项目分享:基于PIC32MM Curiosity的超级电容器

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第一部分,硬件
 
超级电容器的应用非常广泛,电动车起步、加速,给HIFI做电源,点焊机等。充电实现起来挺简单的,就是焊接电路板和准备时间比较长了一些,先发个原理图,画的比较粗的草图。
 
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上图中L1是扼流圈,没有合适的图标用电感来代替了,主要是限制充电时候的冲击电流,C1是超级电容(24.4v,160F),D1是续流二极管,外加mos开关管,由单片机控制。正常充电时候由单片机控制(PWM)充电电压,电流。我试过充电的时候基本和短路状态是一样的,电源是承担不了这么大的电流,因此加扼流圈限制一下电流(当然也可以用功率电阻,但是为了节能环保,还是使用扼流圈),上图中电源我用普通笔记本电源19V,6A的带短路保护的,实验起来放心一些。实际上电容带的保护板是均衡冲电,具体原理就不分析了,这个保护板提供2个反馈信号,当任意一个电容(10个串接)充满,OR信号发出,当10个电容均充满发出AND信号发出,我们用单片机的引脚来检测这两个反馈信号,当OR的信号发来,就降低PWM的占空比,当AND信号出现就停止pwm。我们可以用PIC32mm的ICN的功能来实现。
 
可以看看下图的流程图
 
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上传几张超级电容照片,非常重(接近6.5公斤),另外单独说一下超级电容和我们普通的弱电电路中的电容用法不太一样,和工业上用的补偿电容的用法类似,比如说额定电压基本就是工作电压,不能过电压工作,也避免低电压工作,低电压工作相当于降容使用,这个是不推荐的,具体可以参考GB50217这本规范。
 
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粗线是电源接口,细线反馈信号接口(两个com相当于GND,一个用于识别容量的识别电阻,一个AND信号,一个OR信号)
 
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保护板的接口
 
第二部分,软件
 
1先创建工程(省略),依然用MCC打开,创建MCCP或SCCP都可以,单个PWM来控制输出即可满足本次项目的要求,用ADC调整占空比(初期不知道该设置多大的占空比,可以手动调试一下,后边有了参数就可以自动设置PWM了),输出依然使用RA0,因为有个LED1,便于观察,我们依然用OLED显示具体参数(设置省略,可以参考前边的帖子),我们这次设置S1作为充电的开关,按一次开始充电,再按一次就停止充电。可以设置一个timer,每隔5ms检测一下AND,OR 反馈信号,以及S1是否按下。
 
看图,timer使能中断,5ms时间间隔
 
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设置MCCP
 
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设置RA0为pwm输出
 
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查看一下PIN
 
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程序基本就这样了,电路搭建完毕,今天做了实验,结果不是太满意,虽然可以给点容充电,但是电流非常小,开始用万用表的20A的档测量,根本没有电流,但是有电压,后来发现扼流圈的限流作用太过了,应该选一个小一点或者干脆不用,果断短接用万用表电流档短接了扼流圈(就是从电路中去除扼流圈,直接用pwm来控制)结果调整pwm占空比的时候,电流上升到1.3A,闻到了熟悉的味道,mos管烧了,还好万幸没烧到开发板,我本来买了5个大电流的mos管(csd18532kcs),只是有些犯懒了,没去搭建电路,找了个废的电动牙刷的现成的带mos管的电路,直接利用上了,结果不小心电流过了烧管了,不过通过本次实验,总结出其实不需要扼流圈来限流,直接调整pwm占空比即可实现调压调电流。
 
今天找时间换了大功率的MOS管,电压60V,电流160A,要加散热片,我没有加,小电流试试,大概到了3A就保护了,非常烫手,要知道峰值电流远远大于这个电流值的,在没有功率限流电阻的情况下给超级电容充电相当于短路状态,由于本次实验用电源电流小,估计充满需要3个小时了。
 
 
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