為說(shuō)明超級(jí)電容充電行為，我們以同步降壓穩(wěn)壓器為例。說(shuō)明其關(guān)鍵問題和解決技術(shù)，并使用實(shí)驗(yàn)波形來(lái)幫助理解。
圖1.實(shí)現(xiàn)cicv超級(jí)電容充電控制的同步降壓穩(wěn)壓器簡(jiǎn)化原理圖
圖1顯示了用intersil的isl78268控制的實(shí)現(xiàn)cicv模式的同步降壓穩(wěn)壓器的簡(jiǎn)化原理圖。為了在cicv控制下將超級(jí)電容組充電到25v,在選擇控制器時(shí)考慮了以下功能：
1.能在vin>= 48v和vout>= 25v條件下工作的同步降壓控制器。
2.恒定電流和恒定電壓調(diào)節(jié)能力，可自動(dòng)切換調(diào)節(jié)模式。
3.在系統(tǒng)供電電壓范圍實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的電流感測(cè)輸入以實(shí)現(xiàn)ci模式。參考圖3,控制器可感測(cè)電感器的連續(xù)電流，即充電電流?？刂破鞯碾娏鞲袦y(cè)放大器必須能夠承受共模電壓，在本例中為25v。
圖2顯示了isl78268同步降壓控制器的一小部分功能框圖。如圖所示，有兩個(gè)獨(dú)立的誤差放大器，分別標(biāo)記為gm1和gm2,用于實(shí)現(xiàn)恒定電壓（gm1）和恒定電流（gm2）。
誤差放大器gm1用于cv閉環(huán)控制。它比較fb的反饋電壓與內(nèi)部1.6v參考電壓，并在comp引腳產(chǎn)生誤差電壓。fb引腳從輸出電壓連接至一個(gè)電阻分壓器，并設(shè)置為當(dāng)輸出電壓為預(yù)期電壓水平時(shí)fb電壓為1.6v。于是comp電壓即代表預(yù)期輸出電壓與實(shí)際輸出電壓之差。然后比較comp與電感電流相比較，以生成pwm信號(hào)，來(lái)控制輸出電壓，使之保持恒定。
誤差放大器gm2用于ci閉環(huán)控制。它比較imon/de引腳電壓與內(nèi)部1.6v參考電壓，并在comp引腳產(chǎn)生誤差電壓。imon/de引腳電壓是內(nèi)部產(chǎn)生的，代表平均輸出電感電流負(fù)載值。因此，comp電壓在gm2回路激活時(shí)（gm1和gm2的輸出之間的二極管有效地選擇哪個(gè)回路是激活的）代表預(yù)期輸出電流與實(shí)際輸出電流之差。然后comp與電感電流相比較，以生成pwm信號(hào)，來(lái)控制輸出電壓，使之保持恒定。
在超級(jí)電容電壓達(dá)到目標(biāo)電壓之前的充電階段，由gm2的輸出來(lái)驅(qū)動(dòng)comp引腳，產(chǎn)生pwm輸出，以實(shí)現(xiàn)ci控制。當(dāng)超級(jí)電容電壓達(dá)到目標(biāo)值時(shí)，充電電流減小，引起imon/de引腳電壓降低和ci回路斷開（當(dāng)imon/de<1.6v時(shí)），于是cv回路自然地接管對(duì)comp的控制，從而保持輸出電壓恒定。
isl78268降壓控制器既有峰值電流模式的pwm控制器（可靠的逐周期峰值電流調(diào)制器），也有非常適用于超級(jí)電容充電的外部恒定平均電流回路。
圖3.isl78268 cicv回路簡(jiǎn)化框圖
現(xiàn)在，我們可以重點(diǎn)介紹已實(shí)現(xiàn)的超級(jí)電容充電實(shí)現(xiàn)方案。圖4、5和6顯示了由isl78268控制，來(lái)為超級(jí)電容組（12節(jié)50f/2.7v串聯(lián)電容）充電的同步降壓控制器的實(shí)驗(yàn)波形。超級(jí)電容將通過主電源充電至25v。
圖4.超級(jí)電容充電的實(shí)驗(yàn)波形
圖4顯示超級(jí)電容充電有多個(gè)階段。開始時(shí)，在第1階段，vo幾乎為0.isl78268的imon/de引腳上的平均電流信號(hào)還未達(dá)到1.6v（期望充電電流的參考值），所以ci回路還未接通（engage）。在此階段，電感器的峰值電流被逐周期限制于固定的oc閾值。在vout處于低水平（fb<0.4v）的充電階段開始時(shí)，開關(guān)頻率最大值被限制在50khz,以預(yù)防所提到的因?yàn)榈蛌out時(shí)的峰值電流限制而引起的電感器失控問題。
圖5顯示了第1階段的波形的放大圖。第2階段從imon/de引腳電壓（黃色跡線）達(dá)到1.6v時(shí)開始。在此階段，ci回路接通并拉低comp信號(hào)（青色跡線），從而開始穩(wěn)定輸出電流并使imon/de引腳電壓保持恒定。imon/de引腳電壓代表所感測(cè)的平均輸出電流信號(hào)。il波形（綠色跡線）顯示平均電流在第2階段被控制為恒定水平。輸出電壓波形（粉色跡線）顯示超級(jí)電容被恒定充電電流以線性方式充電。
圖5.超級(jí)電容充電第1階段的實(shí)驗(yàn)波形放大
第3階段從fb引腳檢測(cè)到0.4v電壓開始（圖6）。該觸發(fā)之后恒定電流穩(wěn)定回路將完全接通，所以開關(guān)頻率可自動(dòng)調(diào)節(jié)至預(yù)編程的300khz.在更高的開關(guān)頻率下，電感電流紋波（綠色跡線）顯著減小。輸出電壓（粉色跡線）繼續(xù)呈線性增加，表示超級(jí)電容被線性充電。
圖6.超級(jí)電容充電的實(shí)驗(yàn)波形
回到圖4,第3階段一直到vo達(dá)到25v的目標(biāo)電壓時(shí)結(jié)束。此時(shí)，cv回路接通并穩(wěn)定輸出電壓。平均電流回路斷開。圖5顯示輸出電壓（粉色跡線）趨平且電感電流降低。代表平均充電電流的imon/de引腳電流也下降，表示恒定電流穩(wěn)定過程結(jié)束。