超級電容計算

1、超級電容器充放電時間計算方法一般應用在太陽能指示燈上時,LED都采用閃爍發(fā)光,例如采用一顆LED且控制每秒閃爍放電持續(xù)時間為0.05秒,對超級電容器充電電流100mA,LED放電電流為15mA.下面以2.5V50F在太陽能交通指示燈上的應用為例,超級電容器充電時間計算如下：Cxdv=lxtC:電容器額定容量；:電容器工作電壓；I:電容器充電；t:電容器充電時間故2.5V50F超級電容器充電時間為:t=(Cxdv)/I=(50 x2.5)/0.1=1250s超級電容器放電時間為:Cxdv-IxCxR=IxtC:電容器額定容量；:電容器工作電壓；I:電容器放電電流；t:電容器放電時間；R:電容器內

2、阻則2.5V50F超級電容器從2.5V放到0.9V放電時間為:t=Cx(dv/I-R)=50 x(2.5-0.9)/0.015-0.02=5332s應用在LED上工作時間為5332/0.05=106640s=29.62小時如何選擇超級電容器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(xù)向負載提供功率，持續(xù)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復位。不同的應用對超電容的參數(shù)要求也是不同的。高功率脈沖應用是利用超電容較小的內阻(R)，而瞬時功率保持是利用超電容大的靜電容量(C)。下面

3、提供了兩種計算公式和應用實例:C(F):超電容的標稱容量；R(Ohms):超電容的標稱內阻；ESR(Ohms):1KZ下等效串聯(lián)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(xù)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；瞬時功率保持應用超電容容量的近似計算公式，該公式根據(jù)，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+

4、Umin)t/(Uwork2-Umin2)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)，那么,根據(jù)上公式可得其容量至少為0.5F。因為5V的電壓超過了單體電容器的標稱工作電壓。因而，可以將兩電容器串聯(lián)。如兩相同的電容器串聯(lián)的話，那每只的電壓即是其標稱電壓2.5V。如果我們選擇標稱容量是1F的電容器，兩串為0.5F?？紤]到電容器一20%的容量偏差，這種選擇不能提供足夠的裕量?？梢赃x擇標稱容量是1.5F的電容器，能提供1.5F/2=0.75F?？紤]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。大電流脈沖后

5、，磁帶驅動轉入小電流工作模式，用超電容剩余的能量。在該實例中，均壓電路可以確保每只單體不超其額定電壓。脈沖功率應用脈沖功率應用的特征：和瞬時大電流相對的較小的持續(xù)電流。脈沖功率應用的持續(xù)時間從1ms到幾秒。設計分析假定脈沖期間超電容是唯一的能量提供者。在該實例中總的壓降由兩部分組成：由電容器內阻引起的瞬時電壓降和電容器在脈沖結束時壓降。關系如下：Udrop=I(R+t/C)上式表明電容器必須有較低的R和較高的C壓降Udrop才小。對于多數(shù)脈沖功率應用，R的值比C更重要。以2.5V1.5F為例。它的內阻R可以用直流ESR估計，標稱是0.0750hms(DCESR=ACESR*1.5=0.0600

6、hms*1.5=0.0900hms)。額定容量是1.5F。對于一個0.001s的脈沖，t/C小于0.001Ohms。即便是0.010的脈沖t/C也小于0.00670hms，顯然R(0.090Ohms)決定了上式的Udrop輸出。實例：GSM/GPRS無線調制解調器需要一每間隔4.6ms達2A的電流，該電流持續(xù)0.6ms。這種調制解調器現(xiàn)用在筆記本電腦的PCMCIA卡上。筆記本的和PCMCIA連接的限制輸出電壓3.3V+/-0.3V筆記本提供1A的電流。許多功率放大器(PA)要求3.0V的最小電壓。對于筆記本電腦輸出3.0V的電壓是可能的。到功率放大器的電壓必須先升到3.6V。在3.6V的工作電

7、壓下(最小3.0V),允許的壓降是0.6V。選擇超級電容器(C:0.15F,ACESR:0.2000hms,DCESR:0.250Ohms)。對于2A脈沖，電池提供大約1A，超電容提供剩余的1A。根據(jù)上面的公式，由內阻引起的壓降：1AX0.25Ohms=0.25V。l(t/C)=0.04V它和由內阻引起的壓降相比是小的。結論不管是功率保持還是功率脈沖應用都可以用上公式計算當電路的工作電壓超過超電容的工作電壓時，可以用相同的電容器串聯(lián)一般地，串聯(lián)應該保持平衡以確保電壓平均分配在脈沖功率應用中由超電容內阻引起的壓降通常是次要因素。電容器超低的內阻提供一種克服傳統(tǒng)電池系統(tǒng)阻抗大的全新的解決方案。超級

8、電容器使用注意事項1、超級電容器具有固定的極性。在使用前，應確認極性。2、超級電容器應在標稱電壓下使用:當電容器電壓超過標稱電壓時，將會導致電解液分解，同時電容器會發(fā)熱，容量下降，而且內阻增加，壽命縮短，在某些情況下，可導致電容器性能崩潰。3、超級電容器不可應用于高頻率充放電的電路中，高頻率的快速充放電會導致電容器內部發(fā)熱，容量衰減，內阻增加，在某些情況下會導致電容器性能崩潰。4、超級電容器的壽命：外界環(huán)境溫度對于超級電容器的壽命有著重要的影響。電容器應盡量遠離熱源。5、當超級電容器被用做后備電源時的電壓降：由于超級電容器具有內阻較大的特點，在放電的瞬間存在電壓降，V=IR。6、使用中環(huán)境氣體

9、：超級電容器不可處于相對濕度大于85%或含有有毒氣體的場所，這些環(huán)境下會導致引線及電容器殼體腐蝕，導致斷路。7、超級電容器的存放：超級電容器不能置于高溫、高濕的環(huán)境中，應在溫度-30+50C、相對濕度小于60%的環(huán)境下儲存，避免溫度驟升驟降，因為這樣會導致產品損壞。8、超級電容器在雙面線路板上的使用：當超級電容器用于雙面電路板上，需要注意連接處不可經(jīng)過電容器可觸及的地方，由于超級電容器的安裝方式，會導致短路現(xiàn)象。9、當把電容器焊接在線路板上時，不可將電容器殼體接觸到線路板上，不然焊接物會滲入至電容器穿線孔內，對電容器性能產生影響。10、安裝超級電容器后，不可強行傾斜或扭動電容器，這樣會導致電容器引線松動，導致性能劣化。11、在焊接過程中避免使電容器過熱：若在焊接中使電容器出現(xiàn)過熱現(xiàn)象，會降低電容器的使用壽命，例如：如果使用厚度為1.6mm的印刷線路板，焊接過程應為260C,時間不超過5s。12、焊接后的清洗：在電容器經(jīng)過焊接后，線路板及電容器需要經(jīng)過清洗，因為某些雜質可能會導致電容器短路。13、將電容器串聯(lián)使用時：當