雙電層電容器及其應(yīng)用

3.3 LR系列

LR系列適用于工作電流小于100mA的作場(chǎng)合,可作為微型電磁閥,繼電器和微電機(jī)等功率相對(duì)較大的器件在啟動(dòng)時(shí)的補(bǔ)償電源用,以起到穩(wěn)定電路電壓和減小主電源設(shè)計(jì)容量的作用。表4是該系列產(chǎn)品的性能參數(shù)。

表4 LR系列雙電層電容器性能參數(shù)

4 雙電層電容器的應(yīng)用

4.1 容量選擇

目前,雙電層電容器最為廣泛的應(yīng)用是作為存儲(chǔ)器的備用電源,由于它的功耗極低(幾微安～十幾微安),因此,

雙電層電容器可不間斷地對(duì)存儲(chǔ)器進(jìn)行幾十至幾百小時(shí)的保護(hù)。另外,該電容器也常在電子線路中被用在主電源電壓瞬間波動(dòng)時(shí)的穩(wěn)定電源及主電源瞬間關(guān)斷時(shí)的支持電源。由于是做備用電源使用,因此,應(yīng)用時(shí)必須了解被保護(hù)電路的一些基本條件,這些條件主要包括以下幾個(gè)方面;

(1)保持記憶或線路穩(wěn)定所需的最小電壓Ei;

(2)保持記憶或線路穩(wěn)定所需的電流I;

(3)停電前電容器的充電電壓E0;

(4)記憶或線路穩(wěn)定所需的持續(xù)時(shí)間T;

(5)工作溫度范圍。

根據(jù)以上條件,可用下式來(lái)選擇電容器的容量：

C=IT/(Eo-Vesr-Ei)

式中：Vesr是雙電層電容器等效串聯(lián)電阻所產(chǎn)生的電壓,在存儲(chǔ)器記憶保護(hù)情況下,由于電流十分微小,一般情況下可不考慮。但在大電流應(yīng)用場(chǎng)合則必須予以考慮,如用于穩(wěn)定大功率電路或驅(qū)動(dòng)繼電器、電磁閥和微電機(jī)等。

4.2 基本應(yīng)用電路

a.主電源停電及關(guān)斷期間的備用電源

在關(guān)機(jī)及更換電源時(shí),隨機(jī)存儲(chǔ)器中的信息、時(shí)鐘等記憶信息需要用備用電源來(lái)維持,在這種情況下,采用雙電層電容器可保護(hù)這些信息,保護(hù)時(shí)間可根據(jù)電路條件和雙電層電容器的容量達(dá)到幾分鐘到幾個(gè)月不等,這種應(yīng)用的基本電路如圖1所示。

利用該電源電路可在數(shù)字調(diào)諧系統(tǒng)中記憶無(wú)線電臺(tái)、記錄時(shí)間及維護(hù)時(shí)鐘;在出租車計(jì)價(jià)計(jì)程系統(tǒng)中保持原始數(shù)據(jù);在電話電路中,可以實(shí)現(xiàn)號(hào)碼記憶、重?fù)芎妥詣?dòng)應(yīng)答等功能;另外,在VCR中,由于微型計(jì)算機(jī)被雙電層電容器支持著,因此在主電源停電時(shí)仍可繼續(xù)錄制電視節(jié)目。

b.主電源瞬間波動(dòng)或瞬間停電的備用電源

在一些電子設(shè)備中,由于電機(jī)、繼電器、蜂鳴器或顯示器的起動(dòng)而造成電路電壓的瞬間降低,以致于造成記憶錯(cuò)誤或電路誤動(dòng)作,利用雙電層電容器可以起到穩(wěn)定電壓的作用。另外,在電池供電的儀器中,由于振動(dòng)等原因,很有可能產(chǎn)生瞬間斷電的情況,這時(shí)用鋁電解電容器也可起保護(hù)記憶或維持電路工作的作用。但是,當(dāng)電路工作電流相對(duì)較大時(shí),雙電層電容器無(wú)疑是最佳選擇。其基本的穩(wěn)定工作電路如圖2所示。圖2電路還可用在攝像機(jī)系統(tǒng)、出租車計(jì)價(jià)器、汽車音響系統(tǒng)、汽車電子儀器及手持商用機(jī)、打字機(jī)以及文字處理機(jī)等。

c.在太陽(yáng)能電池系統(tǒng)中的應(yīng)用

在以太陽(yáng)能為主電源的電子儀表中,由于陽(yáng)光強(qiáng)度頻繁變換,因而電壓也頻繁變動(dòng),雙電層電容器它還可以與太陽(yáng)能電池配合使用以作為低功耗儀表的主電源而廣泛用于數(shù)字萬(wàn)用表和太陽(yáng)能鐘表等領(lǐng)域,其基本電路如圖3所示。

4.3 大功率雙電層電容器的作用

雖然大功率電源型雙電層電容器還遠(yuǎn)未達(dá)到實(shí)用化強(qiáng)度,但由于其卓越的性能已經(jīng)在各種能源和系統(tǒng)中呈現(xiàn)出十分廣闊的前景。據(jù)報(bào)道,日本在混合動(dòng)力汽車電源系統(tǒng)、俄羅斯在機(jī)動(dòng)車啟動(dòng)系統(tǒng)中均采用了大功率雙電層電容器并取得了十分滿意的效果。下面介紹兩例大功率雙電層電容器的應(yīng)用實(shí)例。

a.在汽車能源再生系統(tǒng)的應(yīng)用

圖4是電動(dòng)汽車或混合動(dòng)力汽車在汽車能源再生系統(tǒng)中的應(yīng)用圖。當(dāng)汽車制動(dòng)時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)城制動(dòng)中仍有運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程。為了使能源快速回收,一般用蓄電池來(lái)回收它,但由于頻繁的快速充電降低了蓄電池的使用壽命。而使用雙電層電容器幾乎能夠?qū)⒛茉唇?00%地快速回收,然后再向負(fù)載及電池輸送電能,以實(shí)現(xiàn)能源的有效利用。同時(shí),由于雙電層電容器具較大的放電功率,因此在汽車起動(dòng)和加悚過(guò)程中可使蓄電池的壽命延長(zhǎng),并使組數(shù)減少,從而減輕車體自身重量。

b.在電源系統(tǒng)中的應(yīng)用

在負(fù)載側(cè)有電動(dòng)機(jī)或傳動(dòng)裝置等強(qiáng)負(fù)載系統(tǒng)中,當(dāng)大負(fù)載突然起動(dòng)時(shí),一般都需要一個(gè)很大的瞬間電流,這時(shí),如果電源能量不足,電源電壓將瞬間下降,從而使控制電路產(chǎn)生誤操作,如果增大電源容量,對(duì)于平常不需大電流的工作場(chǎng)合來(lái)說(shuō),這顯然是一種浪費(fèi)。而在系統(tǒng)中增加大功率雙電層電容器就可用較小容量的電源驅(qū)動(dòng)較大的負(fù)載。圖5是雙電層電容器在這種電源中的應(yīng)用框圖。