超级电容容量及放电时间计算方法.doc

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1、超级电容容量及放电时间计算方法（一）　　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

2、)：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；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=(Uwork+Umin)It/(Uwork*Uwork-

3、Umin*Umin) 实例：　　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），问需要选用多大容量的超级电容？解：C=(Uwork+Umin)It/(Uwork*Uwork-Umin*Umin)　　   ＝（5+3）*0.2*2／（5*5-3*3）　　　＝0.5F         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

4、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。