双电层电容器及其应用

下几个方面;

(1)保持记忆或线路稳定所需的最小电压Ei;

(2)保持记忆或线路稳定所需的电流I;

(3)停电前电容器的充电电压E0;

(4)记忆或线路稳定所需的持续时间T;

(5)工作温度范围。

根据以上条件,可用下式来选择电容器的容量：

C=IT/(Eo-Vesr-Ei)

式中：Vesr是双电层电容器等效串联电阻所产生的电压,在存储器记忆保护情况下,由于电流十分微小,一般情况下可不考虑。但在大电流应用场合则必须予以考虑,如用于稳定大功率电路或驱动继电器、电磁阀和微电机等。

4.2 基本应用电路

a.主电源停电及关断期间的备用电源

在关机及更换电源时,随机存储器中的信息、时钟等记忆信息需要用备用电源来维持,在这种情况下,采用双电层电容器可保护这些信息,保护时间可根据电路条件和双电层电容器的容量达到几分钟到几个月不等,这种应用的基本电路如图1所示。

利用该电源电路可在数字调谐系统中记忆无线电台、记录时间及维护时钟;在出租车计价计程系统中保持原始数据;在电话电路中,可以实现号码记忆、重拨和自动应答等功能;另外,在VCR中,由于微型计算机被双电层电容器支持着,因此在主电源停电时仍可继续录制电视节目。

b.主电源瞬间波动或瞬间停电的备用电源

在一些电子设备中,由于电机、继电器、蜂鸣器或显示器的起动而造成电路电压的瞬间降低,以致于造成记忆错误或电路误动作,利用双电层电容器可以起到稳定电压的作用。另外,在电池供电的仪器中,由于振动等原因,很有可能产生瞬间断电的情况,这时用铝电解电容器也可起保护记忆或维持电路工作的作用。但是,当电路工作电流相对较大时,双电层电容器无疑是最佳选择。其基本的稳定工作电路如图2所示。图2电路还可用在摄像机系统、出租车计价器、汽车音响系统、汽车电子仪器及手持商用机、打字机以及文字处理机等。

c.在太阳能电池系统中的应用

在以太阳能为主电源的电子仪表中,由于阳光强度频繁变换,因而电压也频繁变动,双电层电容器它还可以与太阳能电池配合使用以作为低功耗仪表的主电源而广泛用于数字万用表和太阳能钟表等领域,其基本电路如图3所示。

4.3 大功率双电层电容器的作用

虽然大功率电源型双电层电容器还远未达到实用化强度,但由于其卓越的性能已经在各种能源和系统中呈现出十分广阔的前景。据报道,日本在混合动力汽车电源系统、俄罗斯在机动车启动系统中均采用了大功率双电层电容器并取得了十分满意的效果。下面介绍两例大功率双电层电容器的应用实例。

a.在汽车能源再生系统的应用

图4是电动汽车或混合动力汽车在汽车能源再生系统中的应用图。当汽车制动时,发动机城制动中仍有运转过程。为了使能源快速回收,一般用蓄电池来回收它,但由于频繁的快速充电降低了蓄电池的使用寿命。而使用双电层电容器几乎能够将能源近乎100%地快速回收,然后再向负载及电池输送电能,以实现能源的有效利用。同时,由于双电层电容器具较大的放电功率,因此在汽车起动和加悚过程中可使蓄电池的寿命延长,并使组数减少,从而减轻车体自身重量。

b.在电源系统中的应用

在负载侧有电动机或传动装置等强负载系统中,当大负载突然起动时,一般都需要一个很大的瞬间电流,这时,如果电源能量不足,电源电压将瞬间下降,从而使控制电路产生误操作,如果增大电源容量,对于平常不需大电流的工作场合来说,这显然是一种浪费。而在系统中增加大功率双电层电容器就可用较小容量的电源驱动较大的负载。图5是双电层电容器在这种电源中的应用框图。