一種新的精密 MOSFET 陣列——旨在平衡和調(diào)節(jié)額定電壓更高的超級(jí)電容器——適用于廣泛的應(yīng)用，如執(zhí)行器、遠(yuǎn)程信息處理、太陽(yáng)能電池板、應(yīng)急照明、安全設(shè)備、條形碼掃描儀、高級(jí)計(jì)量箱和備用電池系統(tǒng)。

MOSFET可降低超級(jí)電容器的工作偏置電壓，平衡電路的功耗，并可以根據(jù)溫度、時(shí)間和環(huán)境變化而自動(dòng)調(diào)節(jié)。

在能量采集、辦公自動(dòng)化和備份系統(tǒng)等一系列新產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，超級(jí)電容器(supercapacitor)引起了設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的關(guān)注。這些超級(jí)電容器電池具有高效存儲(chǔ)能力，可根據(jù)需要快速釋放能量。為確保峰值性能和較長(zhǎng)的產(chǎn)品生命周期，超級(jí)電容器的電壓必須得到平衡。如果由于電池之間的泄漏電流差異而發(fā)生不平衡，則可能觸發(fā)能量耗散，導(dǎo)致超級(jí)電容器電池過(guò)早失效。

超級(jí)電容器，也稱為超電容(ultracapacitor)，具有高功率、快速充/放電、峰值功率削減和備用電源等功能特性，適合關(guān)鍵型數(shù)據(jù)保護(hù)和電池備份應(yīng)用。對(duì)于供電需求不超過(guò)30秒的應(yīng)用，它們正成為一種流行的選擇。

超級(jí)電容器也提高了能量密度。隨著電池逐漸增加功率密度，它們可以更有效地緩沖和儲(chǔ)存能量，從而最大化能量收集工作。

有個(gè)問(wèn)題：每個(gè)超級(jí)電容器都有電容、內(nèi)阻和漏電流方面的容差。這可能會(huì)導(dǎo)致電池電壓不平衡。必須對(duì)超級(jí)電容器進(jìn)行平衡，以確保電壓不超過(guò)超級(jí)電容器的最大額定電壓。

電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員應(yīng)選擇同一制造商的超級(jí)電容器，以確保初始電池電壓值在同一范圍內(nèi)。其次，必須補(bǔ)償由單個(gè)電池中的漏電流引起的任何電池電壓不平衡。

有兩種類型的平衡方法可用于調(diào)節(jié)超級(jí)電容器電池的電壓：主動(dòng)式和被動(dòng)式。被動(dòng)平衡方法會(huì)用到低值電阻，這種方法有點(diǎn)耗能，并且不能隨溫度變化而調(diào)節(jié)。主動(dòng)式平衡方法使用運(yùn)算放大器(op-amp)，或使用MOSFET進(jìn)行電流平衡。

以下是兩個(gè)超級(jí)電容器串聯(lián)在一起的情景。第一種場(chǎng)景是超級(jí)電容器具有自動(dòng)平衡功能，第二種場(chǎng)景是超級(jí)電容器不具備自動(dòng)平衡功能。這兩種設(shè)計(jì)方案之間的差異將證明，需要一種自動(dòng)校正漏電流變化影響的平衡方法。

ALD提供一系列SAB集成電路(IC)以及SAB和SABOVP(過(guò)電壓保護(hù))印刷電路板(PCB)。SAB pcb提供有源連續(xù)漏電流調(diào)節(jié)和無(wú)限數(shù)量堆疊串聯(lián)超級(jí)電容器的自平衡。SABOVP pcb通過(guò)優(yōu)越的過(guò)電壓箝位電路提供串聯(lián)超級(jí)電容器的電壓平衡。這些產(chǎn)品在適當(dāng)設(shè)計(jì)的應(yīng)用中使用時(shí)，耗散幾乎為零的泄漏電流，實(shí)際上消除了額外的功耗。串聯(lián)的超級(jí)電容器可以通過(guò)多個(gè)級(jí)聯(lián)的SABMB或SABMBOVP包的各種組合進(jìn)行平衡。

ALD810030 MOSFET 為四個(gè)匹配的超級(jí)電容器自動(dòng)平衡 (SAB) MOSFET 通道中的每一個(gè)通道提供一組獨(dú)特、精確的工作電壓和電流特性。Advanced Linear Devices (ALD) 推出的 MOSFET 可以平衡兩到四個(gè)電壓差非常小的超級(jí)電容器，并且不會(huì)耗散超過(guò)兩個(gè)電池之間實(shí)際漏電流差的功率。

當(dāng) V IN = 3.00 V 應(yīng)用于陣列時(shí)，I OUT為 1 μA。對(duì)于 V IN增加 100 mV至 3.10 V，I OUT增加約十倍。如果 V IN額外增加到3.24 V，I OUT增加一百倍至 100 μA。另一方面，對(duì)于 V IN降低 100 mV至 2.90 V，I OUT降低至其先前值的十分之一，即 0.1 μA。

ALD 總裁兼創(chuàng)始人 Robert Chao 表示，新的 MOSFET 始終保持開啟狀態(tài)，以平衡更大的超級(jí)電容器，并且?guī)缀醪缓碾?。他還聲稱，平衡芯片提供 3.00 V 或更高電壓的電源管理能力是一項(xiàng)重大突破。

ALD810030 MOSFET 采用四方封裝，采用該公司的 EPAD 生產(chǎn)技術(shù)制造。ALD810030SCLI 芯片現(xiàn)在有售，每百片單價(jià)為 3.29 美元。