超级电容器原理及应用

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超级电容器的原理及应用

超级电容器的原理及应用

超级电容器的原理及应用
超级电容器是一种电子元件,它具有高电容、高电压和快速充放电等特点。

超级电容
器是由两个极板和介质隔离层组成的,它们通过两个电极接口连接电路。

为了增加电容值,极板和介质隔离层通常是构成层状结构。

超级电容器的原理是利用电场作用力吸附电荷,
电极板之间的电荷可以通过电解液的运动迅速传递。

超级电容器具有很多的应用领域,例如:
1.储能系统
超级电容器的能量密度比锂电池低,但它可以快速充放电,寿命长,不需要维护。

因此,超级电容器被广泛应用于储能系统中,例如智能电网,风力涡轮机和电动汽车。

2.动力系统
3.消费电子和家用电器
由于其体积小、重量轻和快速充放电的特点,超级电容器在消费电子和家用电器领域
中得到了广泛应用。

例如,手提式视频摄像机、智能电话和耳机等产品中都可以看到超级
电容器的身影。

4.工业自动化
超级电容器可以快速充放电,并且经久耐用,可以在工业自动化控制系统中得到广泛
应用,例如可编程控制器(PLC)、自动化机床和机器人等。

总之,超级电容器的应用范围十分广泛,可以应用于无线通讯、铁路运输、信号处理
和军事应用等领域。

以年复合增长率20%以上的增长速度,超级电容器的市场规模将迅速
扩大,成为未来节能、环保和新能源领域的重要组成部分。

超级电容原理及应用

超级电容原理及应用

超级电容原理及应用摘要随着社会经济的发展,人们对于绿色能源和生态环境越来越关注,超级电容器作为一种新型的储能器件,因为其无可替代的优越性,越来越受到人们的重视。

在一些需要高功率、高效率解决方案的设计中,工程师已开始采用超级电容器来取代传统的电池。

电池技术的缺陷Li离子、NiMH等新型电池可以提供一个可靠的能量储存方案,并且已经在很多领域中广泛使用。

众所周知,化学电池是通过电化学反应,产生法拉第电荷转移来储存电荷的,使用寿命较短,并且受温度影响较大,这也同样是采用铅酸电池(蓄电池)的设计者所面临的困难。

同时,大电流会直接影响这些电池的寿命,因此,对于要求长寿命、高可靠性的某些应用,这些基于化学反应的电池就显出种种不足。

超级电容器的特点和优势超级电容器的原理并非新技术,常见的超级电容器大多是双电层结构,同电解电容器相比,这种超级电容器能量密度和功率密度都非常高。

同传统的电容器和二次电池相比,超级电容器储存电荷的能力比普通电容器高,并具有充放电速度快、效率高、对环境无污染、循环寿命长、使用温度范围宽、安全性高等特点。

除了可以快速充电和放电,超级电容器的另一个主要特点是低阻抗。

所以,当一个超级电容器被全部放电时,它将表现出小电阻特性,如果没有限制,它会拽取可能的源电流。

因此,必须采用恒流或恒压充电器。

10年前,超级电容器每年只能卖出去很少的数量,而且价格很贵,大约1~2美元/法拉,现在,超级电容器已经作为标准产品大批量供应市场,价格也大大降低,平均0.01~0.02美元/法拉。

在最近几年中,超级电容器已经开始进入很多应用领域,如消费电子、工业和交通运输业等领域。

关键词电子技术;超级电容器;综述;原理;应用AbstractAlong with society economy of development, people for green energy and ecosystem environment more and more concern, the super capacitor be 1 kind to newly keep ability spare part, because it have no can act for of the superiority be more and more valued by people.In some demand the Gao the design of the power, high-efficiency solution, engineer already beginning adoption super capacitor to replace tradition of battery.The blemish of battery techniqueThe new battery of the Li ion, NiMH etc. can provide the energy of a credibility storage project, and already extensive in a lot of realm usage.Know to all, the chemistry battery pass electricity chemical reaction, creation the farad electric charge transfer to storage electric charge of, the service life be shorter, and be subjected to temperature influence bigger, this also similarly adoption the lead sour battery(storage battery) of design face of difficulty.In the meantime, big electric current would direct influence the life span of thesebatteries, therefore, for request longevity life, Gao credibility of some application, these show according to the battery of chemical reaction various shortage.The characteristics and advantage of super capacitorThe principle not new technique of super capacitor, familiar super capacitor mostly is double electricity layer structure, compared with the electrolysis capacitor, this kind of super density and power density of the capacitor energy all very Gao.Together tradition of the capacitor and two battery compare, super capacitor storage electric charge of ability ratio common capacitor Gao, and have to refresh and discharge speed quick, efficiency Gao, free from pollution to environment, circulation life span long, usage temperature scope breadth, the safety Gao Deng3's characteristics.In addition to fast charge with turn on electricity, the another main characteristics of super capacitor be a low resistance.So, when a super capacitor drive all turn on electricity, it performance small electric resistance characteristic, if there is no restriction, it would the Ye take possibility of source electric current.Therefore, have to the adoption Heng flow or constant pressure charger.10 year ago, super capacitor every year can sell go to seldom of amount,and price cost a lot, about USD 1~2/method pull, now, super capacitor alreadyBe standard product large quantity quantity supply market, the price alsoconsumedly lower, average USD 0.01~0.02/method pull.In the last few years in,the super capacitor have already started get into a lot of application realm,such as consume realms such as electronics, industry and transportation industryetc..KEY WORD electron technology;supercapacitors;review;principles;applications目录第一章绪言 (1)第二章超级电容器的原理及结构 (1)第一节超级电容器结构 (1)第二节工作原理及超级电容器储能系统...... (3)第三节主要特点 (4)第三章超级电容器特性 (5)第一节额定容量 (5)第二节额定电压 (5)第三节额定电流 (6)第四节最大存储能量 (6)第五节能量密度 (6)第六节功率密度 (6)第七节等效串联电阻 (6)第八节阻抗频率特性 (7)第九节工作与存储温度 (7)第十节漏电流 (7)第十一节寿命 (7)第十二节循环寿命 (7)第十三节发热 (8)第四章等效电路模型 (8)第五章超级电容器使用实例 (11)第六章超级电容器使用注意事项...... (18)第七章如何选择超级电容器超级电容器的两个主要应用...... .. (18)第八章结论 (20)谢辞 (21)参考文献 (22)第一章绪言电能是当代社会不可或缺的重要资源,而储能设备的优劣直接影响着电力设备的充分应用。

超级电容器工作原理

超级电容器工作原理

超级电容器工作原理超级电容器,也被称为超级电容或者超级电容器电池,是一种能够快速存储和释放大量电能的电子设备。

它采用了一种不同于传统电池的工作原理,使其具有高电容量、高能量密度和长寿命等优点。

本文将详细介绍超级电容器的工作原理及其相关技术。

1. 引言超级电容器是一种储存电能的设备,它主要由两个电极和介质组成。

与传统电容器不同的是,超级电容器的电极材料采用活性炭、金属氧化物等高表面积材料,以增加其电容量。

超级电容器以其高电容量和高功率密度的特点,被广泛应用于电动车辆、储能系统、风力发电站等领域。

2. 超级电容器的工作原理超级电容器的工作原理基于电荷的分离和储存。

当超级电容器处于放电状态时,正极电极上的正离子会向负极电极挪移,负离子则相反。

这个过程是通过电解质中的离子在电场作用下进行的。

当电荷在电极表面积增加时,电容量也会相应增加。

3. 超级电容器的构造超级电容器的构造通常包括电极、电解质和隔膜。

电极是超级电容器的核心部件,它由活性炭或者金属氧化物等高表面积材料制成。

电解质是指填充在电极之间的介质,它能够传导离子并分离正负电荷。

隔膜则用于隔离正负电极,防止直接接触。

4. 超级电容器的充放电过程超级电容器的充放电过程是通过控制电压和电流来实现的。

当超级电容器处于充电状态时,外部电源会提供电流,使正极电极上的离子向负极电极挪移,同时负离子也相反。

这个过程中,电极表面积的增加导致电容量的增加。

当超级电容器处于放电状态时,电极上的离子会回到原来的位置,释放储存的电能。

5. 超级电容器的性能参数超级电容器的性能参数包括电容量、电压范围、内阻和能量密度等。

电容量是指超级电容器可以存储的电荷量,通常以法拉(F)为单位。

电压范围是指超级电容器可以承受的最大电压。

内阻是指超级电容器内部电阻,影响其充放电效率。

能量密度是指单位体积或者质量的超级电容器可以存储的能量。

6. 超级电容器的应用超级电容器由于其特殊的性能优势,被广泛应用于各个领域。

锂离子超级法拉电容应用

锂离子超级法拉电容应用

锂离子超级法拉电容应用锂离子超级法拉电容,又称为超级电容器,是一种储能装置,具有大容量、高功率密度和长循环寿命等特点,被广泛应用于电子产品、电动车、储能系统等领域。

在本文中,将详细介绍锂离子超级法拉电容的工作原理、优点、应用场景以及发展前景。

锂离子超级法拉电容的工作原理是基于电的吸附和解吸现象,其结构由两个电极、电解质和隔离层组成。

两个电极分别是正极和负极,而电解质则是一个具有高容量的钠离子液体。

当外加电压施加到电容器上时,正极会吸附负离子,负极则吸附正离子,这样就形成了一个电位差。

当外加电压去除后,电解质中的离子又会返回到正负极板上,使电容器失去电位差。

锂离子超级法拉电容的优点主要有以下几个方面。

首先,它具有高能量密度和较低的内阻,可以快速充电和放电,大大缩短了充电时间。

其次,锂离子超级法拉电容的循环寿命较长,可以进行大约100,000次的充放电循环,相较于传统的锂离子电池有更好的耐久性。

此外,由于其体积小、重量轻,可以与其他储能装置相结合,提供更多的功率支持。

最后,锂离子超级法拉电容无污染、安全稳定,无需像锂离子电池一样担心发生热失控和爆炸的问题。

针对锂离子超级法拉电容的应用场景,目前已经有很多实际应用。

首先是电子产品领域,如智能手机、平板电脑、耳机等。

由于超级电容器可以在短时间内存储和释放大量能量,因此可以为电子设备提供更稳定、更持久的电源支持。

其次是电动车和混合动力车领域。

由于锂离子超级法拉电容的高能量密度和长循环寿命,适合作为储能系统的一部分,提供更高的功率输出和更长的续航里程。

另外,在可再生能源领域,锂离子超级法拉电容也有广泛的应用。

太阳能和风能等可再生能源不稳定性较高,需要稳定和平衡的电网能量储备。

超级电容器可以快速充放电,作为短时储能装置,提供电网稳定性。

此外,在工业领域中,锂离子超级法拉电容可以用于调峰填谷和紧急备份电源等应用。

虽然锂离子超级法拉电容在上述领域中已经取得了一定的应用,但其发展潜力仍然巨大。

超级电容器的原理及应用

超级电容器的原理及应用

超级电容器的原理及应用超级电容器,是一种能储存大量电能并且能够快速放电的电子元件。

它在电子领域中应用广泛,能够提供大电流,具有快速充放电特性,而且寿命长、体积小等优点。

本文将详细介绍超级电容器的原理及应用。

超级电容器的原理:超级电容器的工作原理其实很简单,在超级电容器中有两个电极,它们之间由电解质隔开。

当电容器充电时,正极电极会吸收电子,而负极电极则会失去电子,这样就形成了电压差。

当需要放电时,正负极电极之间的电子会快速流动,使得电容器迅速放出储存的电能。

1.电动车辆:超级电容器可以用于电动汽车及混合动力汽车的能量回收系统中。

在车辆减速或制动时,电动机会成为发电机,将动能转化为电能,并存储在超级电容器中。

当车辆需要加速时,超级电容器可以迅速释放储存的能量,提供给电动机,从而减轻电池的负担,延长电池的使用寿命。

2.工业设备:超级电容器也被广泛应用于工业设备中,特别是需要进行瞬时大电流输出的设备。

正常电池无法提供足够的电流以满足这些设备的需求,而超级电容器可以在短时间内提供高达几十安培的电流输出,能够满足工业设备的需要。

3.可穿戴设备:随着智能可穿戴设备的普及,对于电池的体积和重量要求越来越高。

超级电容器因为体积小,重量轻而被广泛应用于智能手表、智能眼镜等可穿戴设备中,能够为这些设备提供可靠的能量支持。

4.风能储能:超级电容器也可以用于风力发电系统的能量存储。

风能是一种不稳定的能源,风力发电系统在风大的时候会产生超出负荷的电能,而风小的时候又无法满足负荷需求。

超级电容器可以在风力充足时存储多余的能量,风力不足时释放储存的能量,平衡系统的供需关系。

超级电容器的原理及应用

超级电容器的原理及应用

超级电容器的原理及应用
超级电容器(也称为超级电容器或超级电容器)是一种新型的储能设备,它是在传统
电容器基础上进行改进得到的。

与传统电容器相比,超级电容器具有更大的电容量和更高
的能量密度,能够在较短时间内放电出大量电能。

超级电容器的原理和应用是一个值得研
究的课题。

超级电容器的原理主要涉及电荷的积累。

它由两个导电平板组成,之间用电解质分离。

当电压施加在超级电容器上时,两个导电平板上的电荷被吸引,导致带电粒子在电介质中
沿着两个电极之间的距离移动,从而形成电荷积累。

由于超级电容器中使用的电解质具有
较高的介电常数和电导性能,因此可以实现更高的电荷积累和更高的电容量。

超级电容器广泛应用于储能领域。

由于其能够在较短时间内放电出大量电能,因此被
广泛用于电动工具、电动汽车、储能系统和可再生能源领域。

相比传统的化学电池,超级
电容器具有更高的充放电效率和更长的寿命,能够更好地满足大功率瞬态储能需求。

超级
电容器还可以用于平衡网络负荷,提供电动车辆快速充电等应用。

在航天航空领域,超级电容器也有广泛的应用。

由于其能够在极端环境下工作,具有
较高的工作温度范围和较低的内阻,因此被用于卫星和宇航器的动力系统。

超级电容器可
以提供短时间内大量的电能,满足航天器在启动、加速和机械负载方面的需求。

超级电容器的原理与应用

超级电容器的原理与应用

超级电容器的原理与应用超级电容器,又称为超级电容、超级电容放电器,是一种新型电化学器件,它具有比传统电容器更高的电容量和能量密度,以及更高的功率密度。

这种电化学器件在现代电子设备、交通工具、能源储存系统等领域有着重要的应用。

本文将从超级电容器的原理、结构、特点以及应用领域等方面进行介绍。

一、超级电容器的原理超级电容器的工作原理基于电荷的吸附和离子在电解质中的迁移。

其正极和负极均采用多孔的活性碳材料,两者之间的电解质是导电液体。

当加上电压时,正负极之间形成两层电荷分布,即电荷层,进而形成电场。

电荷的吸附和电子的迁移使得电容器储存电能。

二、超级电容器的结构超级电容器的主要结构包括两块活性碳电极、电解质和两块集流体。

活性碳电极是超级电容器的核心部件,通过高度多孔的结构使得电极表面积大大增加,从而增加电容器的电容量。

电解质则起着导电和电荷传递的作用,而集流体则是用于导电的金属片或碳素片。

三、超级电容器的特点1.高功率密度:超级电容器具有较高的功率密度,能够在短时间内释放大量电能。

2.长循环寿命:相比于锂离子电池等储能装置,超级电容器具有更长的循环寿命。

3.快速充放电:超级电容器具有快速的充放电速度,适用于需要频繁充放电的场景。

4.环保节能:超级电容器不含有有害物质,具有较高的能源利用效率。

四、超级电容器的应用1.汽车启动系统:超级电容器作为汽车启动系统的辅助储能装置,能够有效提高发动机启动速度,降低能源消耗。

2.再生制动系统:超级电容器在电动汽车的再生制动系统中起到储能和释放能量的作用,提高能源回收效率。

3.电网能量储存:超级电容器可用作电网能量的储存装置,用于平衡电力需求与供给之间的波动。

4.工业自动化设备:超级电容器在工业自动化领域中广泛应用,用于缓冲电源波动和提供紧急供电。

5.医疗设备:超级电容器可用于医疗设备的储能,确保设备持续稳定运行。

结语超级电容器以其高功率密度、长循环寿命、快速充放电等特点在各个领域发挥着重要作用,为现代社会的能源存储和利用提供了新的技术解决方案。

超级电容器的原理及应用

超级电容器的原理及应用

超级电容器的原理及应用一、原理:超级电容器(Supercapacitor)又称为超级电容器或超级电容器电池,它是一种特殊的电容器,其存储能量量级为焦耳级别,远高于普通电容器的毫焦耳级别。

超级电容器具有快速充电和放电、长寿命、高循环稳定性等特点,适合于需要高能量密度和高功率密度的应用场合。

观察超级电容器的内部结构,其由两个锰氧化物电极板和一个电介质隔离层组成,锰氧化物电极板表面没有铝箔覆盖,其间以100nm的间距排列,从而即可达到高电容电极表面积的效果。

电介质隔离层由聚丙烯的多层膜组成。

在正极板和负极板之间的介质薄膜壁具有极高的介电常数,因此能够将电场强度扩展到导电性電解質中。

因此,超级电容器具有更高的比容量和能量密度。

二、应用:超级电容器可广泛应用于电子、汽车、医疗等领域。

以下是具体的应用:1. 电子产品:可广泛应用于移动物联网、消费电子等领域。

例如,可用于数码相机、MP3等数码产品,为其提供性能更加卓越的电源。

2. 汽车研发:超级电容器可以在汽车领域应用到停车制动能量回收系统、发动机启动、辅助动力系统等方面。

比如,在刹车时,能够以更为高效的方式回收能量,提高储能系统的效率,在加速时则能够减少电池的功率消耗,从而延长电池使用寿命。

同时,超级电容器还能在车辆制动、起动和交通噪声的减少方面发挥重要作用。

3. 医疗器械:在呼吸机、心脏起搏器等医疗领域中,超级电容器可以减小器械的尺寸同时增加器械的能量输出。

4. 其他领域:超级电容器还可广泛应用于军事领域、能源行业、新能源领域及航空航天等领域。

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超级电容器(super capacitor),又叫双电层电容器(Electrical Double-Layer Capacitor)、黄金电容、法拉电容,通过极化电解质来储能。

它是一种电化学元件,但在其储能的过程并不发生化学反应,这种储能过程是可逆的,也正因为此超级电容器可以反复充放电数十万次。

超级电容器可以被视为悬浮在电解质中的两个无反应活性的多孔电极板,在极板上加电,正极板吸引电解质中的负离子,负极板吸引正离子,实际上形成两个容性存储层,被分离开的正离子在负极板附近,负离子在正极板附近。

超级电容器可以快速充放电,峰值电流仅受其内阻限制,甚至短路也不是致命的。

实际上决定于电容器单体大小,对于匹配负载,小单体可放10A,大单体可放1000A。

另一放电率的限制条件是热,反复地以剧烈的速率放电将使电容器温度升高,最终导致断路。

超级电容器的电阻阻碍其快速放电,超级电容器的时间常数τ 在1-2s,完全给阻-容式电路放电大约需要5τ,也就是说如果短路放电大约需要5-10s(由于电极的特殊结构它们实际上得花上数个小时才能将残留的电荷完全放完。

超级电容器在分离出的电荷中存储能量,用于存储电荷的面积越大、分离出的电荷越密集,其电容量越大。

传统电容器的面积是导体的平板面积,为了获得较大的容量,导体材料卷制得很长,有时用特殊的组织结构来增加它的表面积。

传统电容器是用绝缘材料分离它的两极板,一般为塑料薄膜、纸等,这些材料通常要求尽可能的薄。

超级电容器的面2积是基于多孔炭材料,该材料的多孔结够允许其面积达到2000m /g,通过一些措施可实现更大的表面积。

超级电容器电荷分离开的距离是由被吸引到带电电极的电解质离子尺寸决定的。

该距离(<10 A)和传统电容器薄膜材料所能实现的距离更小。

这种庞大的表面积再加上非常小的电荷分离距离使得超级电容器较传统电容器而言有惊人大的静电容量,这也是其“超级”所在。

超级电容器使用注意事项1、超级电容器具有固定的极性,在使用前应确认极性。

2、超级电容器应在标称电压下使用:当电容器电压超过标称电压时,将会导致电解液分解,同时电容器会发热,容量下降,而且内阻增加,寿命缩短,在某些情况下,可导致电容器性能崩溃。

3、超级电容器不可应用于高频率充放电的电路中,高频率的快速充放电会导致电容器内部发热,容量衰减,内阻增加,在某些情况下会导致电容器性能崩溃。

4、超级电容器的寿命:外界环境温度对于超级电容器的寿命有着重要的影响。

电容器应尽量远离热源。

5、当超级电容器被用做后备电源时的电压降:由于超级电容器具有内阻较大的特点,在放电的瞬间存在电压降,?V=IR。

6、使用中环境气体:超级电容器不可处于相对湿度大于85%或含有有毒气体的场所,这些环境下会导致引线及电容器壳体腐蚀,导致断路。

7、超级电容器的存放:超级电容器不能置于高温、高湿的环境中,应在温度-30+50℃、相对湿度小于60%的环境下储存,避免温度骤升骤降,因为这样会导致产品损坏。

8、超级电容器在双面线路板上的使用:当超级电容器用于双面电路板上,需要注意连接处不可经过电容器可触及的地方,由于超级电容器的安装方式,会导致短路现象。

9、当把电容器焊接在线路板上时,不可将电容器壳体接触到线路板上,不然焊接物会渗入至电容器穿线孔内,对电容器性能产生影响。

10、安装超级电容器后,不可强行倾斜或扭动电容器,这样会导致电容器引线松动,导致性能劣化。

11、在焊接过程中避免使电容器过热:若在焊接中使电容器出现过热现象,会降低电容器的使用寿命,例如:如果使用厚度为 1.6mm的印刷线路板,焊接过程应为260℃,时间不超过5s。

12、焊接后的清洗:在电容器经过焊接后,线路板及电容器需要经过清洗,因为某些杂质可能会导致电容器短路。

13、将电容器串联使用时:当超级电容器进行串联使用时,存在单体间的电压均衡问题,单纯的串联会导致某个或几个单体电容器过压,从而损坏这些电容器,整体性能受到影响,故在电容器进行串联使用时,需得到厂家的技术支持。

14、其他:在使用超级电容器的过程中出现的其他应用上的问题,请向生产厂家咨询或参照超级电容器使用说明的相关技术资料。

如何选择超级电容器超级电容器的两个主要应用:高功率脉冲应用和瞬时功率保持。

高功率脉冲应用的特征:瞬时流向负载大电流;瞬时功率保持应用的特征:要求持续向负载提供功率,持续时间一般为几秒或几分钟。

瞬时功率保持的一个典型应用:断电时磁盘驱动头的复位。

不同的应用对超级电容的参数要求也是不同的。

高功率脉冲应用是利用超电容较小的内阻(R),而瞬时功率保持是利用超电容大的静电容量(C)。

下面提供了两种计算公式和应用实例:C(F):超电容的标称容量;R(Ohms):超电容的标称内阻;ESR(Ohms):1KZ 下等效串联电阻;Uwork(V):在电路中的正常工作电压Umin(V):要求器件工作的最小电压;t(s):在电路中要求的保持时间或脉冲应用中的脉冲持续时间;Udrop(V):在放电或大电流脉冲结束时,总的电压降;I(A):负载电流;瞬时功率保持应用超电容容量的近似计算公式,该公式根据,保持所需能量=超电容减少能量。

保持期间所需能量=1/2I(Uwork + Umin)t;超电容减少能量=1/2C(Uwork2 - Umin2),因而,可得其容量(忽略由IR 引起的压降)C=(Vwork+ Vmin)It/( Vwork2 -Vmin2)实例1:假设磁带驱动的工作电压5V,安全工作电压3V。

如果直流马达要求0.5A保持2 秒(可以安全工作),那么,根据上公式可得其容量至少为0.5 F。

因为5V的电压超过了单体电容器的标称工作电压。

因而,可以将两电容器串联。

如两相同的电容器串联的话,那每只的电压即是其标称电压 2.5V。

如果我们选择标称容量是1F的电容器,两串为0.5F。

考虑到电容器-20%的容量偏差,这种选择不能提供足够的裕量。

可以选择标称容量是 1.5F 的电容器,能提供 1.5F/2=0.75F。

考虑-20%的容量偏差,最小值1.2F/2=0.6F。

这种超级电容器提供了充足的安全裕量。

大电流脉冲后,磁带驱动转入小电流工作模式,用超电容剩余的能量。

在该实例中,均压电路可以确保每只单体不超其额定电压。

脉冲功率应用:实例2:如单片机应用系统中,应用超级电容作为后备电源,在掉电后需要用超级电容维持100mA 的电流,持续时间为10s,单片机系统截止工作电压为4.2V,那么需要多大容量的超级电容能够保证系统正常工作?由以上公式可知:工作起始电压Vwork=5V工作截止电压Vmin=4.2V工作时间t=10s工作电源I=0.1A那么所需的电容容量为:C=(Vwork+ Vmin)It/( Vwork2 -Vmin2)=(5+4.2)*0.1*10/(52 -4.22)=1.25F根据计算结果,可以选择5.5V 1.5F电容就可以满足需要了。

脉冲功率应用的特征:和瞬时大电流相对的较小的持续电流。

脉冲功率应用的持续时间从1ms 到几秒。

设计分析假定脉冲期间超电容是唯一的能量提供者。

在该实例中总的压降由两部分组成:由电容器内阻引起的瞬时电压降和电容器在脉冲结束时压降。

关系如下:Udrop=I(R+t/C)上式表明电容器必须有较低的R 和较高的 C 压降Udrop 才小。

对于多数脉冲功率应用,R 的值比C 更重要。

以 2.5V/1.5F为例。

它的内阻R可以用直流 E SR 估计,标称是0.075Ohms(DC ESR=AC,ESR*1.5=0.060Ohms*1.5=0.090Ohms)。

额定容量是 1.5F。

对于一个0.001s 的脉冲,t/C 小于0.001Ohms。

即便是0.010 的脉冲t/C 也小于0.0067Ohms,显然R(0.090Ohms)决定了上式的Udrop 输出。

实例:GSM/GPRS 无线调制解调器需要一每间隔4.6ms 达2A的电流,该电流持续0.6 ms。

这种调制解调器现用在笔记本电脑的PCMCIA 卡上。

笔记本的和PCMCIA 连接的限制输出电压 3.3V+/-0.3V 笔记本提供1A 的电流。

许多功率放大器(PA)要求 3.0V 的最小电压。

对于笔记本电脑输出 3.0V的电压是可能的。

到功率放大器的电压必须先升到 3.6V。

在3.6V的工作电压下(最小3.0V),允许的压降是0.6V。

选择超级电容器(C:0.15F,AC ESR:0.200Ohms,DC ESR:0.250Ohms)。

对于2A脉冲,电池提供大约1A,超电容提供剩余的1A。

根据上面的公式,由内阻引起的压降:1A×0.25 Ohms=0.25V。

I(t/C)=0.04V它和由内阻引起的压降相比是小的。

结论:不管是功率保持还是功率脉冲应用都可以用上公式计算.当电路的工作电压超过超电容的工作电压时,可以用相同的电容器串联.一般地,串联应该保持平衡以确保电压平均分配.在脉冲功率应用中由超电容内阻引起的压降通常是次要因素。

电容器超低的内阻提供一种克服传统电池系统阻抗大的全新的解决方案。

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