超级电容充放电控制电路.docx

摘 要：超级电容是一种新型的储能元器件，它相比其它储能元器件有很多优势，比如比功率高、充电速度快、放电电流大、使用寿命长、不污染环境等。其具有很大的发展前景，但由于超级电容个体电压不高，在实际应用过程中就需要将多个超级电容器串并联起来使用。超级电容在充放电过程中，由于其参数存在离散型，即使是同一型号同一规格的超级电容器在其电压内阻、容量等参数上都存在一定的差异。这样容易导致某些超级电容器过充或者过放，影响超级电容的使用寿命和系统的稳定性。同时，超级电容器在充放电过程中，超级电容器电池组两端的电压会逐渐下降，尤其经过长时间大电流放电，电压下降明显，会直接影响负载的工作稳定性。因此研究超级电容充放电控制电路对提高超级电容的使用寿命和系统稳定性十分重要。本文主要对超级电容器电池组采取电压均衡和放电稳压就行设计研究。超级电容器的充放电控制电路有恒压、恒流等。放电稳压有稳压管稳压、三极管反馈稳压、集成芯片稳压等等方式。联系到将超级电容用作后备电源，针对实际应用列出了详细的设计步骤和研究方案。关键词: 超级电容 电压均衡 放电稳压1 绪论1.1 课题研究背景及意义1.1.1 课题研究背景当今社会由于石油、煤炭等传统能源日益枯竭，并且这些燃料燃烧对生态环境已经造成了严重的污染。目前人们研究的层次还是局限于油、气混合动力燃料电池、化学电池的研究。虽然其研究成果取得了一定的成就但是他们的缺点也日益暴露出来比如：使用寿命短、温度特性差、充放电速度慢、放电电流小、对环境仍有一定的污染等。所以人们迫切希望能够找到一种绿色环保的储能装置代替传统的储能装置。而超级电容器是上个世纪80年代初出现的新产品，是一种介于传统电容器和充电电池之间的新型储能器件。它有其功率高、充电速度快、储存能量大、放电电流大、使用寿命长、免维护等优点。随着便携式电气设备的普及，超级电容在电动汽车的研发、UPS电源、数码产品电源的发展获得了极大的应用。1.1.2 课题研究意义超级电容器的单体电压不高，一般只有1V4V，在实际的应用中通常根据需要将超级电容器串并联起来使用。由于超级电容的离散性，即使是同一规格同一批次生产的超级电容器在其电压、内阻、容量等参数上都存在着差异性，这是由制造过程中工艺和材质不均和机械误差造成的。而在使用中需要采用串并联的方式提高整体的输出电压和输出电流，由于这种差异性的存在如果直接给超级电容进行充电或者放电很容易造成超级电容的过充或者过放，进而缩短超级电容器的使用寿命，并且影响系统的稳定性。所以研究超级电容的充放电控制电路对于推动超级电容的发展将起到很大的作用。同样超级电容器的放电特性与普通电容器一样，随着放电时间的延长，其输出电压是随指数函数下降的，虽然超级电容的容量很大，电压压降幅度小，但微小的电压波动也会影响到整个系统的稳定性。所以超级电容在放电时也要有稳压升压电路系统。本次课题设计主要研究以上两个方面及超级电容的充放电控制电路。1.2 超级电容介绍1.2.1 超级电容优点1. 高功率应用超级电容的串联内阻非常低，因此可以应对在需要较大电流放电的环境。这是其他电池不具备的优势。2. 超级电容的适用电压范围广目前的电池多数都是在很窄的电压范围内工作。超出了电池的工作电压就不能够正常使用。而超级电容的工作电压比较宽，可以面对更多的场合。3. 超级电容绿色环保，不发生化学反应，对环境不会造成污染。4. 超级电容寿命长超级电容的电能存储为纯粹的物理变化，因此在电容的使用中，不存在物质的转换，保证了电容的长期使用可靠性，超级电容提供长达10万-50万次的使用寿命。5. 超级电容维护和保养方便因超级电容可以低电压使用，所以可以将超级电容器放电至零伏，在存储中可以无电操作，大大降低了超级电容的维护和保养成本。在带电使用过程中，只要保证在额定电压下工作，级别不需要做维护保养。6. 超级电容适用温度范围宽超级电容有很好的温度适用性，可以在较低的温度正常使用。乃至在-40度的情况下仍可正常使用，解决了多数电池在低温情况下失效的问题。1.2.2 超级电容的发展现状21世纪，随着全球气候变暖，资源短缺，全世界很多国家都在开发新的绿色环保能源，而超级电容生产所用的材料普遍是绿色环保的。因此超级电容作为一种新型的环保储能元器件正在被越来越多的国家所研究和生产。超级电容器从诞生到现在，已经历了三十多年的发展历程。目前，微型超级电容器在小型机械设备上得到广泛应用，例如电脑内存系统、照相机、音频设备和间歇性用电的辅助设施。而大尺寸的柱状超级电容器则多被用于汽车领域和自然能源采集上，并可预见在该两大领域的未来市场上，超级电容器有着巨大的发展潜力。国外研究超级电容器起步较早，技术相对比较成熟。他们均把超级电容器项目作为国家级的重点研究和开发项目。美国、日本、韩国等国家一直致力于开发高比功率和高比能量的超级电容器。在超级电容器的研究中，许多工作都是开发在各种电解液中又叫高比能量的电极材料。目前应用超级电容器的材料主要有碳基材料 、金属氧化物及水合物材料和导电聚合物材料三种。近几年来，由于看好超级电容的大好发展前景，中国一些公司也试探进入这一领域，并且已经具备了一定的技术研发实力。1.2.3 造成超级电容不均压的影响因素在对串联超级电容电池组进行充电的过程中，由于各单体电容器之间存在的差异，会导致各电容充电速率不同，使得单体电容两端电压不均衡，最终导致电容过充过放，影响超级电容的寿命和电路的稳定性。1.3 论文内容安排第一章：绪论部分，主要介绍了超级电容器的研究背景、课题研究意义，国内外超级电容的研究现状，影响超级电容的因素。第二章：主要介绍了关于超级电容的相关知识，如超级电容的储能原理、特性参数、超级电容的优点，超级电容器的电压均衡的必要性。第三章：主要研究了超级电容的电压均衡方案，并通过分析比较，选择适合本课题实际应用的电压均衡方法。第四章：介绍了集中常用的输出电压稳压方法、稳压芯片介绍、结合本课题实际应用选择最佳的稳压电路。第五章：超级电容器作为后备电源在路由器上的应用。第六章：对超级电容器的充放电控制电路做个简要的总结。2 超级电容器充放电控制原理2.1超级电容器储能原理超级电容主要由电极、电解液、集电极、隔离膜、连线极柱、密封材料和排气阀组成，电极的材料、制造技术，电解质的组成和隔离膜质量对超级电容器的性能有较大影响。电解质的分解电压决定电容器的工作电压，而工作电压决定电容器的能量与输出功率，一般水溶液电解液分解电压约为1V，有机电解液约为3V；电极和电解液的材料通常决定着超级电容器的工作原理。超级电容按储能机理主要分为三类（1）由碳电极和电解液界面上电荷分离产生的双电层电容；（2）采用金属氧化物作为电极，在电极表面和体相发生氧化还原反应而产生可逆化学吸附的法拉第电容；（3）由导电聚合物作为电极而发生氧化还原反应的电容。由于双电层电容充放电纯属于物理过程，其循环次数高，充电过程快，但其所储的能量较小，在混和动力车辆的大容量需求下，通常将双电层电容和法拉第电容结合，制成不对称电极的混和超级电容。图2-1 超级电容充放电示意图2.2 影响超级电容容量的因素造成超级电容器单体电压不均衡的因素主要有以下三个：1电容量的差异超级电容器的电压u、电流i电量Q以及容量W满足以下关系式： (2-1) (2-2) (2-3)从公式（2-1）可看出，如果电容单体之间的电容值存在差异，在恒定电流充电的条件下，电压的变化率是不同的，由公式（2-3）也可以看出，电容值越小的电容电压上升的速度越快。而电容的容量与电压的平方成正比，所以电容值的差异会导致充电过程中各单体电容容量不一样。2.等效串联阻抗（ESR）超级电容器的等效串联阻抗（ESR）是表征超级电容器性能的一个重要参数。超级电容器的ESR比传统电容器要大，而且反复利用其值会逐渐增大，这会导致单体电容器间的ESR差异越来越明显，故在充放电时，ESR大的电容将先于ESR小的达到充放电结束，导致ESR小的电容充放电不充分。3漏电流漏电流是表征超级电容器电荷保持能力的一项重要参数，漏电流大的超级电容器在静置一段时间后其保持的电荷量要明显低于漏电流小的电容器。故在放电过程中，漏电流大的电容率先放点结束，而漏电流小的电容器则剩余了更多的电荷，放电过程比较缓慢。但是在充电过程中，漏电流小的电容器会首先充满电。通过以上分析可知，超级电容器单体存在某些参数上的差异，由于这些差异的存在会使超级电容在充放电过程中电压不均衡，如果超级电容器长时间在这种环境下工作，会大大的缩短其使用寿命。因为电解液的挥发速度与超级电容的工作电压有关，工作电压越高，就会导致的更多的电解液参与反应，由此电解液的分解速度也加快，过快的反应会导致超级电容的等效阻抗和自放电率加大，电容容量下降，电容整体工作性能会下降，由此造成一系列恶性循环，所以对于串并联的超级电容器充放电电路来说，电压不均衡会严重限制超级电容防的应用，所以研究超级电容电压均衡方法很有必要。2.3 超级电容器稳压均衡方案前面提过，串联超级电容器组在充放电过程中存在电压不均衡的问题。常见的电压均衡方法主要可以归为能耗型和回馈型两大类。稳压管均衡法和开关电阻法属于能耗型电压均衡方法，而DCDC变换器法、变压器法、飞度电容法属于回馈型电压均衡法。能耗型电压均衡方法的基本原理是将电压较高的单体电容部分以热量或者其他形式能量消耗掉，从而降低其充电速率。这种方法具有电路简单、易于控制、成本低等优点；缺点是元器件发热量大、能量损耗严重，均衡效率低。这种方法适用于充电功率小的场合使用。回馈型电压均衡方法能够很好地解决能耗型均衡法费能量的缺点，其基本核心是通过能量变换器将单体之间的偏差能量馈赠回送电容器组或组中某些电压较低的单体，从而在不消耗能量的前提下实现了电压的动态平衡。由于不消耗能量，此种方法不存在发热的问题，且均衡速度快、均衡效率高，但同样具有电路控制复杂、成本较高等因素限制。2.4 超级电容器充放电特性分析2.4.1 电压特性分析超级电容使用寿命长，理论上可以无限次充放电，其存储的电荷和能量可以通过检测电压值的方式近似确定，判断超级电容是否充满非常方便，所以超级电容器的充电控制可借鉴传统蓄电池的充电方式，也可通过大脉冲电流对其进行快速充电，目前对超级电容最常用的充放电方式为恒流充电。2.4.2 超级电容器恒流充电特性分析 等效电路模型超级电容的储能原理基于多孔材料“电极/溶液”界面的双电层结构，从阻抗角度分析，参考S.A.Hashmi等人的模拟电路，等效电路为一般的RC电路。超级电容器的等效模型如图2-2所示。其中，EPR为等效并联内阻，ESR为等效串联内阻，C为等效容抗，L为电容感抗。EPR主要影响超级电容器的漏电流，从而影响电容的长期储能性能，EPR通常很大，可以达到几万欧姆，所以漏电流很小。L代表电容器的感性成分，它是与工作频率有关的分量。图2-2 超级电容器的等效模型2.4.3 等效串联电阻对充电过程影响分析限制超级电容器应用的主要因素是电容器的等效串联电阻ESR过大，限制了其大电流输出能力。双电层电容器ESR是反映其性能的一个重要指标。电容器的等效电阻主要由电极物质内阻、溶液内阻、接触电阻等构成。等效串联电阻的外在表现为：当电极充电到某一恒定电位足够长时间，电容开始放电时电极电位会有一个突降U。该现象影响超级电容器的有效储能量，并随充电电流的增加，端电压的突变幅度增加，有效储能量降低。由于超级电容器在恒电流充放电过程中，电流的大小或方向在充电过程结束和放电过程结束时发生改变，所以可以通过电流阶越方法测定电容器等效串联电阻。具体方法是精确记录改变电流大小及方向时电容器电压的改变，利用关系式ESR=U/I计算电容器的等效串联电阻。室温下，将额定容量为2700F的超级电容器单体的额定电压Umax=2.7V确定为工作电压上限，Umin=1.35V确定为工作电压下限，分别利用恒流I=20A，50A，100A对超级电容器进行充电测试。图2-3表示了充电过程中超级电容器电压的变化情况。超级电容器充电电压基本呈线性变化：在充电初始阶段，超级电容器电压上升很快，中间变化相对平缓，之后上升幅度再次加快，在充电初始和充电末阶段有明显的电压波动；充电电流越大，满充时间越短，验证了超级电容器大电流快速充电的特点。具体分析超级电容器端电压波动原因，端电压变化幅度U(U1U2U3)主要受充电电流和等效串联电阻的影响，这两个因素的作用使超级电容器的有效储能量发生变化，且随着充电电流的增加，电容器有效端电压范围缩短，导致有效储能量降低。图2-3 超级电容器恒流充电端电压变化2.5 容量特性分析根据电容原理有 (2-4)式中：I电流；C电容；dVc因电容放电引起的电压变化量；dt放电时间变化量。dVc=Idt/C （2-5）等效串联电阻部分引起的电压降：= (2-6)超级电容器端电压总变化dV为： (2-7)变换可得所需超级电容器的容量C： (2-8)对于多孔碳材料做极化电极的超级电容器，其存储电荷的电容C与碳材料的表面性质紧密相关，其中多孔碳电极的比表面积和微观孔径尺寸分布是影响超级电容器双电层容量的重要因素。试验中，分别利用电流为10A、20A、30A、50A、70A、90A、100A对同一超级电容器进行恒流充电，并测量电容器的电容，结果如图2-4所示。图2-4 超级电容器恒流充电容量变化在动态工作情况下，用线性函数拟合来预测超级电容器在任意工作电流水平点对应的超级电容器静电容量C值。利用Matlab对获取的电容值进行3阶拟合，对应函数为f(x)=0.2x3-143.x2+2749.5。如图2-4所示，超级电容器的容量随充电电流的增加而下降。结合超级电容器的内部构成分析，超级电容器的转换效率和有效容量，受其有效内阻和充放电电流的影响，要使其贮能量最大化，就要使容量最大化，即要求电极表面积最大化和双电层厚度的最小化。在充电过程中，充电电流密度影响着电极极化反应的比表面积和微孔传输反应粒子、离子电荷的速度，并因充电电流增大，碳电极的有效反应表面和微孔利用率减小而导致容量降低。2.6超级电容器的放电特性超级电容器的放电过程是充电的逆过程，其放电特性和传统电容器输出特性相似，当外接负载时，电压的变化是呈指数下降的。由于负载等效电阻通常小于超级电容器内部并联等效电阻REP，所以在分析超级电容器放电过程时可以忽略REP的作用，将其等效为理想电容器cf和串联等效阻抗Res串联的电路模型。图2-5 超级电容器放电电路等效模型放电过程中，超级电容器两端电压和放电电流的关系为c （2-9）从公式可以看出，超级电容器两端电压值的变化与理想电容两端电压以及放电电流密切相关。小电流放电时，Res上的电压压降可以忽略，此时超级电容器可以等效为理想电容器，能够按照理想电容器的相关公式进行储能分析。当大电流放电时，Res上压降较大，如果检测到负极电压在达到规定的下限时，超级电容器将会停止运作，由公式可知，此时理想电容器两端电压仍然停留在一个较大值，即超级电容器储存的能量并没有完全释放出来，可见串联等效电阻Res的存在影响了超级电容器的功率输出，降低了超级电容器的有效储能。所以大电流放电时，Res的能耗不能忽略。在超级电容器放电过程中，不可避免的会造成端电压的下降，为了满足负载需求及提高储能利用率，通常需要为超级电容器配置电力电子变换器，通过调节功率变换器使超级电容器处于恒流放电、恒压放电获恒功率放电等运行模式，其中恒压放电是实际应用中最常使用的方式。3 超级电容器电压均衡研究3.1 电压均衡方案电压均衡在超级电容器的实际应用中有着很重要的作用，同时电压均衡方案的选取也直接关系到超级电容器组能否正常高效的工作。超级电容器电压均衡方法有许多种方式，主要分为能耗型和回馈型两大类也各有其各自的优缺点。本课题通过对比分析选择出比较使用的电压均衡方案。3.1.1 稳压管电压均衡法稳压管的基本工作原理是每个超级电容器都并联一个稳压管，当电容器的工作电压超过稳压管的击穿电压时，充电电流就会从稳压管上流过，电容器的电压不再上升。该方法的优点是电路结构简单，成本低；但是其充电能量完全消耗在稳压管上，稳压管会严重发热，造成能量浪费。图3-1稳压管稳压法示意图图 3-2 稳压管稳压法仿真电路3.1.2 开关电阻均衡法图3-3开关电阻均衡法每个超级电容器与一个电阻和开关串联组成的支路并联，当电容器的工作电压达到额定值时，开关闭和，充电电流就会从电阻和开关上旁路，不再给电容器充电。该方法控制灵活，可根据充电电流的大小来设定旁路电阻；但是此方法会导致能量耗费，电阻发热量大。3.2 回馈型电压均衡方案3.2.1 DCDC变换器法DCDC变化器法，在每两个相邻超级电容器之间都串联一个Buck/Boost变换器，比较相邻电容器之间的电压，使能量在相邻的两个电容器间传递，最终将电压高的超级电容器中能量通过变换器转移到电压低的超级电容器中。对于N个电容器组成的串联电容器组，需要N-1个Buck/Boos变换器。这种方法的优点是能量损耗低，电压均衡速度快，在充放电过程中都可以进行电压均衡。但其需要的功率器件多，成本也比较高。 图3-4 DCDC变换器法3.2.2 开关电容法多电容器电压均衡法是利用多个容量很小的普通电容器作为中间储能单元，将电压高的超级电容器中的一部分能量向电压低的超级电容器中转移的一种电压均衡方法。它利用一组电容器在串联电容组相邻之间传递电荷，进行能量转移。单电容均压方法是利用一个超级电容很小的普通电容器作为中间储能单元，即“飞渡”电容器，将电压高的超级电容器中的能量向电压低的超级电容器中转移的一种电压均衡方法。通过控制开关网络的开通和关断，定时扫描各个电容电压，将“飞渡”电容器连接到电压最低的电池两端，等效地增加或减小点吃的充放电电流，实现动态平衡。图3-5电容均衡法电路图 图3-6 多电容均衡法电路图 表3-1各种电压均衡方案的比较项目电路结构能量损耗充电速度均衡效率控制过程成本稳压管法简单较大较慢低简单低开关电阻法较为简单较大慢低简单低DCDC变换器发较为复杂较小快高较为复杂较高飞度电容法复杂无快高复杂低3.3 各种方案的比较通过上述几种方案的介绍和比较，我们能看出，稳压管法和开关电阻法虽然具有电路简单、控制方便，节约成本等特点，但其发热耗费严重，DCDC能量变换法解决了能量的消耗和发热问题，而且能够承受大电流充电，缩短了充电时间、提高了充电效率，但是、它据哟普控制过程复杂、成本高等缺点。飞渡电容均衡法无能量损耗和发热问题，均衡效率高，成本较低，但用到开关器件多，系统体积庞大，系统检测较为复杂。4 超级电容放电稳压研究4.1 超级电容器放电等效模型超级电容器的放电特性与普通电容器相似，电压变化随时间是呈指数形式变化的。超级电容的容量很大，在放出相同电量Q的情况下，超级电容器的电压降落率du比普通电容器的压降要小得多，但是如果长时间大电流放电，电压下降还是非常明显的。在实际应用中，常见的稳压方案有很多种，包括稳压管稳压电路、三极管稳压电路、DCDC变换器稳压电路、集成芯片稳压电路等。图4-1超级电容器放电模型42 集成稳压电路4.2.1 稳压芯片介绍集成稳压电路是采用集成芯片来使输出电压稳定的，这种稳压方法具有高度的集成性，而且体积小，控制方便，。常见的稳压芯片主要有三端稳压78LXX、MC34063等。三端式稳压器是一种应用非常广泛的集成稳压器件，其内部结构类似于串联反馈式稳压电路。三端固定式集成稳压器是将取样电阻、补偿电阻、保护电路、大功率调整管都集成在一个芯片上，整个芯片只有输入输出和公共端三个引脚，使用非常方便，因此获得广泛应用，它的缺点是输出电压固定，所以必须生产各种输出电压、电流规格的系列产品。7800系列集成稳压器是常用的固定正输出电压的集成稳压器，7900系列集成稳压器是常用的固定负输出电压的集成稳压器。4.2.2 MC34063集成稳压是一单片双极型线性集成电路，专用于直流-直流变换器控制部分。该器件本身包含了DCDC变换器所需要的主要功能的单片控制电路且价格便宜。它由具有温度自动补偿功能的基准电压发生器、比较器、占空比可控的振荡器，RS触发器和大电流输出开关电路等组成。该器件可用于升压变换器、降压变换器、反向器的控制核心，由它构成的DCDC变换器仅用少量的外部元器件。主要应用于以微处理器(MPU)或单片机(MCU)为基础的系统里。4.2.3 MC34063主要特性参数MC34063主要特性参数和引脚介绍如表4-1和4-2所示。表4-1MC34063主要参数符号参数名称数值单位Vi输入电压2.5-40VVo输出电压1.25-40VIo输出开关电流1.5AVREF参考稳压电源1.25Vf工作频率0.1-100KHZ表4-2MC34063引脚介绍引脚序号符号功能引脚序号符号功能1CSW开关集电极5INCOM比较器反相输入2ESW开关发射极6VCC电源3GT定时电容器7IPK电流限止传感4GND接地8CDR驱动器集电极MC34063的稳压原理和串联反馈式稳压电路类似，通过采样电阻采集输出电压，然后通过内部比较器、振荡器和RS 触发器来完成电压反馈，最终达到文雅的目的。正激励型DCDC变换器的输出电压计算公式为： =(1+) （4-1)图4-2 MC34063稳压应用电路电路原理如图4-2所示，该电路是在MC34063典型的降压电路上，用开关变压器取代自感线圈实现的。利用开关变压器以获取隔离直流电源的能量供给。开关变压器经过C1滤波，L1的高频遏制稳压器的稳压，便可获得稳定的直流输出。在确定的硬件系统中，用于向数字系统供电的VCC电源负荷是稳定的，通过开关变压器的交变方波的占空比也是稳定的。5 超级电容器作为后备电源在路由器上的应用超级电容在路由器上作为后备电源的意义，当常用供电电源意外断开后，路由器就会停止工作，如果此时正在操作电脑，会使电脑里一些数据丢失。所以如果超级电容能够作为后备电源，那么当常用电源断开后，超级电容器会作为电源向路由器供电，便于人们及时的保存数据。超级电容作为后备电源已在多个领域有所应用，现在本课题研究的就是超级电容在路由器上的应用。现举市场上常见路由器为例:路由器的工作电压9V，工作电流0.6A.此次研究的超级电容器希望在供电电源断开后，超级电容作为后备电源能够提供稳定的电压工超级电容工作至少30S以上。5.1 电压均衡方案的确定本课题研究的主要对象是将超级电容器作为后备电源应用到路油器中，断电后给路由器充电，使用能够继续工作一段时间，给人们保留保存数据的时间。这就需要超级电容器能够提供足量的稳定的输入电压，这对电压均衡方案有一定的结构和体积限制，由于本身路由器的体积就很小，所以我们希望电压均衡电路能够尽可能的简单，控制简单，易于实现。在此课题中路由器的后备电源模块采用4支2.7V/100F,比普通的超级电容器的容量要大很多，超级电容器的容量越大，充电时间也就越长，所以希望超级电容器能够快速充满，以防止紧急停电。结合了实际的情况，通过分析对比，我们采用了DCDC变换器法。5.2稳压方案的确定上面的电压均衡方案就已经说过，选择何种控制电路，都得需要跟实际的课题应用相结合，进而选择出一种最佳的超级电容充放电控制电路。首先超级电容器的单体电压比较小，我们需要将其串并联起来使用，在充电过程中电压能够保持平衡，避免单体的过充过放。在前面我们已经讨论过，超级电容器的放电特性和普通电容器类似，随着放电时间的延长，超级电容器的端电压也会下降，所以在放电过程中，就要求用到稳压芯片对其进行稳压，使用能够保证系统稳定高效工作。本课题采用的超级电容器参数为4支2.7V/100F,串联后电压达到10.8V，高于路由器的额定电压9V。考虑到集成度和易用控制实现等因素。我们选取MC34063作为放电稳压芯片。由公式（4-1） =(1+) 可知当R3取30K，R4取4.7K输出9.2符合路由器的输入电压9V。能够保证路由器的正常工作。最后根据数据处理和理论分析，此次的设计方案能符合课题的要求。