阿昆聊“超级电容器”（EDLC）容量大年夜到可以当电池用了。_电压_电容

文章目录 [+]

电子专业的朋友对付电容是再熟习不过的，平时打仗的最多的便是普通陶瓷电容、电解电容、钽电容等，容量从几PF（皮法）到几千uF都有。

电容的单位有pF,nf、uF、F，他们之间是什么关系呢？

阿昆聊“超级电容器”（EDLC）容量大年夜到可以当电池用了。_电压_电容阿昆聊“超级电容器”（EDLC）容量大年夜到可以当电池用了。_电压_电容互联网

1F=1000000uF

（图片来自网络侵删）

1uF=1000nF

1nF=1000pF

1F=1000000000000pF(数不过来）

这些贴片小电容容量一样平常从几PF到10多uF.

而这一类电解电容的容量从几十uF到上千uF

平常的电路中运用到的电容一样平常容量是从pF-uF级别，而F（也便是法拉）这个单位只有在我们本日聊的”超级电容“（EDLC)中存在。

如上图，都是几种超级电容的形状。
他们的容量一样平常因此F为单位了。

上图是超级电容在电路板中的一个范例运用，便是给芯片供电，确保纵然电源断电过程中也能保持时钟（韶光）信息。
如果有履历的朋友会把稳到平时我们的电子腕表、电子记事本，纵然没有电几天，只要重装新装电池，韶光也又规复正常准确，那便是由于有超级电容的存在，它利用他的电能保持了芯片的时钟信息一贯处于事情状态。
实在电脑主板上也有一个纽扣电池，那个是保持电脑BISO信息的，就算关电，电脑的干系启动设置信息还是在电脑中存储着的。
事理是一样，这个电池就相称于纽扣电池。

大略地说，超级电容是一种容量非常非常非常巨大的电容（和我们普通用的电容比）。

常规情形上，我们可以将超级电容看作是一个可充电电池，由于容量巨大，可以存储更多电荷。
超级电容与电解电容的最大差异是其电子双层架构，它能实现更高的容量。

　　电容值在数十法拉旁边的早期超级电容体积较大，紧张用于大型电源设备。
小体积低电压的超级电容则常用作消费电子设备中的短期备用电源（如上案例）。

下面根据某厂商生产的超级电容来先容一下超级电容EDLC的干系参数特性，供大家参考。

1、特性

可用作充电电池及后备电源具备数十万次充电放电循环次数不含有毒材料，如镍和镉

2、寿命

超级电容具有二次电池更长久的寿命，但寿命也不是无限长的。
其寿命的终止失落效模式为等效串联电阻ESR升高，或容量降落。
实际的终止寿命取决于实用运用哀求。

长期置于高温，高电压和高电流将会导致ESR升高或容量降落。
这些参数降落可以延长超级电容的利用寿命。

圆筒型的EDLC具有与电解电容相类似的布局、电解液、铝壳和胶料。
多年利用后，EDLC内电解液也会干涸。
同电解电容一样，导致ESR升高，寿命终止。

3、电压

EDLC同普通的电容一样，是有额定的事情电压。
电压值是基于其在最高额定温度下最龟龄命来设定。
如果利用电压超出了推举电压，结果会导致寿命缩短。
如果电压持续高，EDLC内将会产生气体，导致漏液或防爆分裂。

4、极性

EDLC的电极设计具有相对称的特性，两极有相似的本钱。
在超级电容初次组装时，任一电极都可定为正极或负极。
但在100%质量测试时第一次充电，其电极将会形成极性化。
每一个超级电容负极框或符号来标识极性。
只管可以降落到零电压，其电极还是会保留非常少的电荷。
虽然之前充电的EDLC会放电至-2.5V，且在容量或ESR方而至极低，但还是不应该进行反极利用。

在一方向上保留的电荷越久，EDLC就变的越极性化。
如果一方向上长期充电后再反向充电，EDLC的寿命将会大大缩短。

5、环境温度

EDLC超级电容根据运用特点分了DRE（高能量高密度、DRL（高能量大功率低阻抗）等种别。
个中DRE系列对电容的标准温度范围是-25度--70度，DRL系列电容的标准温度范围为-40度到60度。
温度以及电压会对EDLC寿命有影响。

一样平常来说，温度每升高10度，EDLC就会缩短一半。
因此，尽可能在最低温度下利用EDLC以降落内部劣化与ESR电阻升高。

在低于室温下，可利用稍高于额定事情电压而不造成内部劣化和寿命缩短。

在低温下提升利用电压可抵消ESR的升高。

高温下ESR的升高会导致EDLC永久性劣化电解分解。

在低温下，因电解液粘性的提升及离子移动，ESR升高只是一种短暂征象。

6、放电特性

超级电容EDLC放电时电压呈斜线。
在确定运用时的容量与ESR哀求时，考虑耐压放电和电容性放电身分是很主要的。
在高脉冲电流运用时，内阻值（ESR）是最为关键的。
在低电流永劫光运用时，电容放电特性最为关键。

在I电流下放电t秒时，电压降落Ｖdrop公式为：

Vdrop=I(R+t/C)

在脉冲电池运用时，需利用ESR低的超级电容。

在低电流运用时，应利用高容量的超级电容。

7、充电特性

EDLC超级电容可用各种方法充电，包括恒定电流，恒定功率，恒定电压或与能量存储器、如电池、直流转换器进行并联。

如果EDLC与电池并联，加一个低阻值串联电阻将会提升电池的寿命。

如果利用串联电阻，需确保EDLC电压输出端是直接与运用器连接，而不是通过电阻与运用器连接，否则EDLC的低ESR无效。
在高脉冲电流放电时，许多电池系统寿命会降落。

EDLC建议最大的充电电流I按以下办法打算：

VW为充电电压，R为超级电容的ESR

I=VW/5R

持续大电流或高电压充电，EDLC将过度发热。
过度发热会导致ESR提升。
气体产生，寿命缩短，漏液。
如果要利用高于额定值的电流或电压充电需与产家联系。

8、自放电与泄电流

以不同方法进行丈量时自放电和泄电流在实质上是相同的，由于EDLC在布局上，从正极到负极详细高的耐电流特性。
也即说为保留电容电荷，须要少量的额外电流，此称为泄电流。

当充电电压移除，电容不在负荷时，额外的电流会匆匆使EDLC放电，此称为自放电电流。

为丈量实际的泄电流或自放电数值，因布局缘故原由，EDLC必需充电100小时以上。
EDLC可仿照为几个并联的电容。
每一个都有不同的ESR阻值。
低串联电阻值的电容器能迅速充电从而提升终端电压达到充电电压值的一个水平。
但在充电电压移除时，如果这些并联的电容器之中有未完备充电的话，电容器将会放电到具有较高串联电阻的并联电容器中。
结果便是终端电压将会降落，形成高自放电电流。
需把稳容量越高，完备充电韶光越久。

9、EDLC系列设置

单个DRE系列的超级电容电压限定为2.5V，DRL系列的限定在2.7V。
因许多运用哀求高电压，EDLC可设计为串联以提升事情电压。
确保单一的EDLC的电压不超过其最大的额定事情电压是很主要的。
否则会导致电解液分解，气体产生，ESR升高，寿命缩短。

充电和放电时，在稳压下因容量和泄电流差异，将会产生电容器电压不平衡征象。
在充电时，串联电容器将起到电压分配浸染，因此低容值单体将会承受更大的电压。
例如：2个1F电容器进行并联，一个电容器容量为20%，一个为-20%，电压通过电容器最差性况为：

VCAP2=VS×（CAP１/(CAP1+CAP2)

个中CAP1具备20%容量

VS=5V

VCAP2=5（1.2/(1.2+0.8))=3V

从以上可看出，为避免超出3V浪涌电压范围，串联电容器的容量值应在20%公差范围内。
在选择上，一个得当的主动电压平衡电路可用来降落因容值不平衡而产生的电压不平衡。
需把稳到大多数的电压平衡方法都取决于详细运用。

10、被动电压平衡

被动电压平衡可用电压分配电阻与每个个EDLC并联实现。
这可让电流从高电压到EDLC上流至低电压的EDLC上从而实现电压平衡。
最主要的是选择平衡电阻值以供应EDLC更高电流的流动而不增加EDCL泄电流。
需记住在高温下泄电流是会上升的。

被动电压平衡只在不常常进行充放电利用和利用能承受平衡电阻的额外电流负载时推举利用。
建议选择的平衡电阻应有供应最差EDLC泄电流50倍以上的额外电流（根据最高利用温度选择3.3K-22K电阻）。
只管更大阻值平衡电阻在大多数情形下也能事情，但其不可能在不匹配的电容器串联时起到保护浸染。

11、主动电压平衡

主动电压平衡电路能使串联的EDLC的电压与额定电压驱同而不管有多少电压不平衡产生。
同时确保在稳态情形下准确的电压平衡电路能有效降落电流，而且只在电容电压发生不平衡时才哀求更大电流。
这些使得主动电压平衡电路是EDLC频繁充放电衣如电池等能量组件利用最空想电路。

12、逆向电压防护

当串联EDLC迅速放电，容量值低的电容器之上的电压将潜在的地变为负压。
如之阐明，此时不肯望涌现的且会缩短EDLC的寿命。
一种大略的防护逆向电压的方法是在电容器上增加一个二极管。
利用适当的额定的限流二极管代替标准二极管，还可以保护EDLC涌现过电压征象。
需谨慎的是确保二极管能承受电源的峰值电流。

13、手工焊接

铬铁温度建议低于350度，焊接持续韶光少于4秒

14、波峰焊

最多给PCB预热60秒，浸锡达到0.8MM或更厚。
预热温度低于100度

焊锡温度

建议焊锡韶光

最大焊接韶光

220

240

250

260

15、回流焊