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超级电容工作原理、特性及应用

导读: 超级电容是一种电容量很大的电容器。电容器的电容量取决于电极间距离和电极表面积,为了获得更大的电容量,超级电容尽可能地缩小电极间距离、增加电极表面积。

  超级电容器由于其功率密度高、充放电时间短、循环寿命长、工作温度范围宽等突出优点,在汽车领域和自然能源采集等领域得到广泛的应用。而对于超级电容,你对它的了解有多少呢?本文将从超级电容工作原理和特点、选择及其大功率特性应用进行解析,让大家更加了解超级电容。

  超级电容工作原理和特点

  超级电容是一种电容量很大的电容器。电容器的电容量取决于电极间距离和电极表面积,为了获得更大的电容量,超级电容尽可能地缩小电极间距离、增加电极表面积。

  当两极板间电势低于电解液的氧化还原电极电位时,电解液界面上电荷不会脱离电解液,超级电容器为正常工作状态;若电容器两端电压超过电解液的氧化还原电极电位时,电解液将分解,为非正常状态。随着超级电容器放电,正、负极板上的电荷被外电路泄放,电解液界面上的电荷响应减少。不同于利用化学反应的蓄电池,超级电容器的充放电过程是物理过程,没有化学反应。所采用材料安全、无毒。

  超级电容可以在数十秒到数分钟内快速充电,充放电寿命很长,可达50万次,或9万小时;可以提供很高的放电电流,如2700F的超级电容器额定放电电流不低于950A,放电峰值电流可达1680A。蓄电池通常不能有如此高的放电电流,否则寿命将大大缩短。

  超级电容器可以在很宽的温度范围内正常工作(-40℃~+70℃);可以任意并联使用来增加电容量,如采取均压措施后,还可以串联使用。

  超级电容的选择

  很多用户都遇到相同的问题,就是怎样计算一定容量的超级电容在以一定电流放电时的放电时间,或者根据放电电流及放电时间,怎么选择超级电容的容量,下面我们给出简单的计算公司,用户根据这个公式,就可以简单地进行电容容量、放电电流、放电时间的推算,十分地方便。

  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)。

  下面提供计算公式和应用实例:

  1. C(F): 超电容的标称容量;

  2. R(Ohms):超电容的标称内阻;

  3. ESR(Ohms):1KZ 下等效串联电阻;

  4. Uwork(V):在电路中的正常工作电压

  5. Umin(V):要求器件工作的最小电压;

  6. 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;

  7. I(A): 负载电流;

  8. Udrop(V):在放电或大电流脉冲结束时,总的电压降;

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