超級電容器和電池的區別

　　你知道什麼是超級容電器嗎?電池與它的區別又是什麼呢?下面就跟著小編一起來看看吧。

　　超級電容器與電池的比較

　　超級電容器不同於電池，在某些應用領域，它可能優於電池。有時將兩者結合起來，將電容器的功率特性和電池的高能量儲存結合起來，不失為一種更好的途徑。

　　超級電容器在其額定電壓範圍內可以被充電至任意電位，且可以完全放出。而電池則受自身化學反應限制工作在較窄的電壓範圍，如果過放可能造成永久性破壞。

　　超級電容器的荷電狀態***SOC***與電壓構成簡單的函式，而電池的荷電狀態則包括多樣複雜的換算。

　　超級電容器與其體積相當的傳統電容器相比可以儲存更多的能量，電池與其體積相當的超級電容器相比可以儲存更多的能量。在一些功率決定能量儲存器件尺寸的應用中，超級電容器是一種更好的途徑。

　　超級電容器可以反覆傳輸能量脈衝而無任何不利影響，相反如果電池反覆傳輸高功率脈衝其壽命大打折扣。

　　超級電容器可以快速充電而電池快速充電則會受到損害。

　　超級電容器可以反覆迴圈數十萬次，而電池壽命僅幾百個迴圈。

　　如何選擇超級電容器

　　超級電容器的兩個主要應用：高功率脈衝應用和瞬時功率保持。高功率脈衝應用的特徵：瞬時流向負載大電流;瞬時功率保持應用的特徵：要求持續向負載提供功率，持續時間一般為幾秒或幾分鐘。瞬時功率保持的一個典型應用：斷電時磁碟驅動頭的復位。不同的應用對超電容的引數要求也是不同的。高功率脈衝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***。

　　兩種計算公式和應用例項

　　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***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衝應用中的脈衝持續時間;

　　Udrop***V***： 在放電或大電流脈衝結束時，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，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+ Umin***t/***Uwork2 -Umin2***

　　例項：

　　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***，那麼,根據上公式可得其容量至少為0.5 F。

　　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***。如兩相同的電容器***的話，那每隻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。考慮到電容器-20%的容量偏差，這種選擇不能提供足夠的裕量。可以選擇標稱容量是1.5F的電容器，能提供1.5F/2=0.75F。考慮-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。大電流脈衝後，磁帶驅動轉入小電流工作模式，用超電容剩餘的能量。

　　在該例項中，均壓電路可以確保每隻單體不超其額定電壓。

　　脈衝功率應用

　　脈衝功率應用的特徵：和瞬時大電流相對的較小的持續電流。脈衝功率應用的持續時間從1ms到幾秒。

　　設計分析假定脈衝期間超電容是唯一的能量提供者。在該例項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衝結束時壓降。關係如下：

　　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。

　　對於多數脈衝功率應用，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0.075Ohms***DC ESR=AC ESR*1.5=

　　0.060Ohms*1.5=0.090Ohms***。額定容量是1.5F。對於一個0.001s的脈衝，t/C小於0.001Ohms。即便是0.010的脈衝t/C也小於0.0067Ohms，顯然R***0.090Ohms***決定了上式的Udrop輸出。

　　例項：

　　GSM/GPRS無線調變解調器需要一每間隔4.6ms達2A的電流，該電流持續0.6 ms。這種調變解調器現用在膝上型電腦的PCMCIA卡上。筆記本的和PCMCIA連線的限制輸出電壓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。對於膝上型電腦輸出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的工作電壓下***最小3.0V***，允許的壓降是0.6V。

　　選擇超級電容器***C：0.15F,AC ESR：0.200Ohms,DC ESR：0.250Ohms***。對於2A脈衝，電池提供大約1A，超電容提供剩餘的1A。根據上面的公式，由內阻引起的壓降：1A×0.25Ohms=0.25V。I***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衝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***.一般地，***應該保持平衡以確保電壓平均分配.在脈衝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電池系統阻抗大的全新的解決方案

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