不想错过我的推送,记得右上角-查看公众号-设为星标,摘下星星送给我
正如视频所讲到的,超级电容,在本质上,无疑是电容家族的一员,但其独特的结构设计赋予了它超乎寻常的能力——即能够存储更为庞大的电荷量,从而开辟了更广阔的应用前景。接下来,让我们“扒开”超级电容的“外衣”,从内至外,好好的研究一番,为什么被称为超级电容?超级电容怎么用?
为什么被称为超级电容?
一是超级电容容量超级大。电路板上,随处可见的电容容量多是nf或者μf级别的,容量比较小。而超级电容的容量远超传统电容,直接到法拉级,容量可达数万法。
二是超级电容个头超级大。有多大呢,与普通电容对比一下就知道了。下图中左手是超级电容,右手镊子上的就是普通的多层陶瓷电容。
超级电容有这么大的容量,这是因为它独特的内部结构。
▲ 左侧为普通电容,右侧为超级电容
两端电极使用了活性炭,其表面有细小的孔,因此电极表面积成倍扩大。而表面积越大就越能更多的蓄电,因此超级电容实现了非常高的静电容量。
超级电容适不适合滤波?
前面了解了超级电容的结构、工作原理,那么问题又来了,在开发板上我们怎么没有见过使用超级电容来滤波呢?
回答这个问题前,先来简单的科普下电容的滤波原理,非常简单,当输入脉动电压高于电源两端电压时,电容开始充电;当输入脉动电压低于电容两端电压时,电容开始放电,补充了输入脉动电压的下降,从而降低了脉动电压。这就是利用了电容可以充、放电的原理。
下图是常见的桥式整流滤波电路:
通过修改滤波电容C1的容值,看看不同容值下的滤波效果:
很明显,当电容增大到一定容值之后,即使再用更大的电容,输出的变化已经非常小了。所以,超级电容的容值虽然很大,但是在很多电路中对滤波的作用不大。
不用超级电容滤波还有另外两个原因:
1)尺寸受限,超级电容的大尺寸,决定现在很多对产品尺寸要求严格的场合不会用;
2)成本高,这是超级电容和普通电容的价格对比:
超级电容的真正用武之地
超级电容容量大,存储的电荷那么多,是不是可以当作电池来用呢?
这就要了解超级电容的特性:
高能量释放能力:超级电容器的容量很大,能够在短时间内释放大量能量,提供瞬时大电流;
快速充放电:超级电容能够在极短的时间内完成充放电过程,甚至可以在几秒钟内充满电;
长循环寿命:超级电容器的充放电循环次数可达数百万次以上
环保与安全:超级电容器不含有害物质,对环境友好,符合现代绿色环保理念。相比锂离子电池等传统电池,超级电容器在过充、过放、短路或高温条件下的安全性更高,不易发生爆炸或起火。
宽工作温度范围:超级电容器的工作温度范围广泛,可以在极端气候条件下稳定工作,具有较高的可靠性和稳定性。
转换效率高:超级电容器在电能转换过程中损失较小,能量转换效率高。还可以串并联组成超级电容组,以储存更多电量,满足更大规模的能源需求。
这里,我们把超级电容和电池做一下参数对比:
超级电容的这些特性和优点,在某些特定的场合可以取代电池,比如:
电源备份:在系统供电电源断开时,超级电容放电提出高输出的备份电源,可以让系统完成重要的数据保存、发出报警信号。1F—5F左右容量的单体超级电容就足够了。
光伏发电储能,太阳能等新能源发电:受太阳强度影响,发电不稳定,可以先存在超级电容中,然后再输出稳定的电源。
新能源汽车的低压系统主电源或高压的辅助电源:通过串联超级电容,提高工作耐压,在12v和48v的电子系统中,超级电容大有可为。
总结就是超级电容适用于需要快速充放电、高功率需求但能量需求不高、长寿命和高可靠性、备用电源和瞬时功率支持、需要低温性能以及对环境影响较小的多种场合。
提醒大家,超级电容虽好,但使用要得当,使用不当就会引发电容爆炸事故。在使用时,需要注意:
超级电容的耐压,尤其是在串联使用时,需要控制好电压平衡,
超级电容具有固定的极性,使用前务必检查极性是否正确;
在焊接超级电容时,需要控制好温度和时间,以免过热降低使用寿命;
安装时,禁止强制倾斜或扭动,影响超级电容的性能。
关于超级电容的名字由来,内部结构、工作原理、关键参数、应用场合,就介绍这么多。如果您对超级电容还有疑问,欢迎在评论区留言讨论。