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超級電容器容量計算

圖文 更新时间:2024-12-23 19:24:57

超級電容器的兩個主要應用:高功率脈沖應用和瞬時功率保持。

高功率脈沖應用的特征:瞬時流向負載大電流。

瞬時功率保持應用的特征:要求持續向負載提供功率,持續時間一般為幾秒或幾分鐘。瞬時功率保持的一個典型應用:斷電時磁盤驅動頭的複位。

不同的應用對超電容的參數要求也是不同的。高功率脈沖應用是利用超電容較小的内阻(R),而瞬時功率保持是利用超電容大的靜電容量(C)。

下面提供了計算公式和應用實例:

C(F): 超電容的标稱容量;

R(Ohms): 超電容的标稱内阻;

ESR(Ohms):1KZ下等效串聯電阻;

Uwork(V): 在電路中的正常工作電壓

Umin(V): 要求器件工作的最小電壓;

t(s): 在電路中要求的保持時間或脈沖應用中的脈沖持續時間;

Udrop(V): 在放電或大電流脈沖結束時,總的電壓降;

I(A): 負載電流;

超電容容量的近似計算公式,該公式根據,保持所需能量=超電容減少能量。

保持期間所需能量=1/2I(Uwork Umin)t;

超電容減少能量=1/2C(Uwork2 -Umin2),

因而,可得其容量(忽略由IR引起的壓降)C=(Uwork Umin)It/(Uwork*Uwork -Umin*Umin)

實例:

  假設磁帶驅動的工作電壓5V,安全工作電壓3V。如果直流馬達要求0.5A保持2秒(可以安全工作),問需要選用多大容量的超級電容?

解: C=(Uwork Umin)It/(Uwork*Uwork -Umin*Umin)

   =(5 3)*0.2*2/(5*5-3*3)

   =0.5F

因為5V的電壓超過了單體電容器的标稱工作電壓。因而,可以将兩電容器串聯。如兩相同的電容器串聯的話,那每隻的電壓即是其标稱電壓2.5V。

如果我們選擇标稱容量是1F的電容器,兩串為0.5F。考慮到電容器-20%的容量偏差,這種選擇不能提供足夠的裕量。可以選擇标稱容量是1.5F的電容器,能提供1.5F/2=0.75F。考慮-20%的容量偏差,最小值1.2F/2=0.6F。這種超級電容器提供了充足的安全裕量。大電流脈沖後,磁帶驅動轉入小電流工作模式,用超電容剩餘的能量。

電容充電

電容持續大電流或者過壓充電,會引起電容發熱,導緻電容内阻增加、電解液分解産生氣體、縮短壽命、漏電流增加或者電容破裂。推薦充電電流: I=Vw/5R(Vw是充電電壓;R是電容的直流内阻)。

超級電容器容量計算(法拉電容的容量)1

限流電阻的大小主要取決于電源系統的功率;如果電源系統的功率比較大,那麼限流電阻可以小一點,如果電源功率比較小,那麼電阻大一些,同時注意電阻的功率。此充電電路限于内阻很小的超級電容;内阻比較大的超級電容,則無須限流電阻。放電二極管可以選取正向導通壓降比較小的齊納二極管,同時保證一定的功率。

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