深度研究超级电容/法拉电容心得体会/共同探讨/高人指导

几个月前，朋友和我提了一下法拉电容，当时我不知道法拉电容干什么用，他说要用法拉电容做手机电源，因为工作忙没理会这件事。

现在工作都忙完了，想起这件事，上网查了一下相关资料，看到这个东西已经不算什么新技术了，以下是我看完资料后的一点心得。

首先，法拉电容现在应用的最多的地方应该就是电源系统了（代替蓄电池）

第二，查到了一个公式

电容容量

C

充电电压

U

停止工作电压

Um

工作时间

t

工作电流

I

C=(U+Um)×I×t/（U^2-Um^2）…………………………………….公式（1）

经过推导可以将分母因式分解为

(U+Um)(U-Um)

约分后得到公式：

(U-Um)C=I×t…………………………………….公式（2）

其实公式（2）更容易理解

可由以下两个公式推导出来

电容定义公式

C=Q/U

…………………………………….公式（3）

电流定义公式

I=Q/t

…………………………………….公式（4）

再一次简化可得到：

ΔU×C=I×t

…………………………………….公式（5）

应用到实际

例如：有一电容

22F

最大耐压

5.5V

要求停止电压

4.7V

要求工作电流

50mA

求可正常工作多长时间？

计算：

ΔU=U-U=5.5V-4.7V=0.8V

应用公式（5）

0．8V×22F=0.05A×t

t=352秒

但是，大家应该看出来，上面的公式知是描述了法拉电容最基本的应用方式，也就是恒电流输出，他的优点就是电路简单，容易理解，而且放电为线性放电。

缺点是有很多电量被浪费掉了，于是我想那就应该用恒功率输出的方式。

于是，引入一个常量P,也就是放电功率。

也引入了一个问题，就是放电电流为变化的。

电流I=P/Ut

Ut为当前电压

放电电量Q还是（U-Ut）

但是放电电流为变化的。

后面我推导不出来了，还请各位高人指点一下

别的先不说，充到5.5V的最大储能Wc=0.5*22*5.5*5.5=332.75（焦尔）

普通的手机电池容量是750mAH,能量是3.6*0.75*3600=9720（焦尔）

法拉电容的能量只有锂电池的0.034倍，理论上至少要640F才能持平，考虑到DC-DC的效率，那至少要800-900F才够

目前的法拉电容技术用于替代移动设备上的锂电池还差的远。

进行一项“创新”之前，进行一番计算是很有必要的

上面两位，我很尊敬，从我上学的时候就已经在看两位的帖子了，过去了6年，基本只看不说话，这个帖子只是一个抛砖引玉的过程，其实我是想，知道电容恒功率放电的计算方法，可是微积分忘的差不多了，只好来这里和大家讨论一下，还有，我看到，现在的法拉电容技术还是可以的，我看到最大的法拉电容有2.7V1200F，在小型移动设备里面还是很有潜力的，其实我是想根据计算的公式自己先做一个法拉电容的电源，作为技术储备，我想过不了多久超大容量，高压的法拉电容一定会出来的。

还有，就是我的一点心得，应该很多人都知道，电的储存现在是一个世界性难题，主要是不好储存，汽油、柴油等化学燃料靠的是燃烧值，经过计算，1KG化学燃料所携带的化学能是1KG电池所携带的电能的几十倍以上。

还有，传统化学燃料，加油非常方便，几分钟就可以完成续航，蓄电池的充电时间就是传统化学燃料的好几十倍。

综合起来就两点：1、续航能力2、再次储能时间

现在看来法拉电容已经把第二点解决了，这就是一个不小的突破了。

所以我觉得，我们还是先从理论上把模型搭建起来，第二步就是用现有的东西做出东西，只要电容行业一有飞跃，那么这个东西就可以马上投入使用了。

赞同春阳的见解，现阶段法拉电容的储能比、价格都还很成问题

不是现阶段，而是相当长一段时间内，法拉电容的能量密度无法达到与电池抗衡。

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5#woshidasha

用能量守衡就能解决了

我一开始就想用能量守恒，但是，电容储能的能量应该怎么计算，我卡住了555555555

还有，我希望大家先不要讨论法拉电容的前景，这个帖子的主要目的是讨论法拉电容的应用方法

Wc=0.5*C*U^2

还有，我希望大家先不要讨论法拉电容的前景，这个帖子的主要目的是讨论法拉电容的应用方法

woshidasha发表于2010-12-2913:14

是你自已先讨论法拉电容的前景的吧

非常感谢PowerAnts，我就是想要这个公式。

PS一开始的前景讨论只是个引子，后面才是主题

现在，我把公式整理一下吧

首先，确定我们使用电容时不可能把电都放干净，所以要设定一个放电终止电压Ut

再来，就是前面提到的输出功率P

根据PowerAnts给出的公式进一步推导，可以得出电容在U~Ut之间放出的能量

W为电容存储的能量，Wt为电容当前所拥有的能量

那么电容放出的能量Wf=W-Wt=0.5CU^2-0.5CUt^2

因式分解得到Wf=0.5C（U^2-Ut^2）

放电时间的公式为Wf=P*t

最后，我们终于得出电容恒功率放电的公式了

0.5*C*（U^2-Ut^2）=P*t

C为电容值单位：法拉

U为初始电压单位：伏特

Ut为停止工作电压单位：伏特

P为输出功率单位：瓦

t为工作时间单位：秒

到现在，计算工作基本完成！！！！！！！！！！！！！

哈哈哈哈哈哈哈，第一项工作完成了。

下面是第二项工作，就是电容的恒功率输出电路设计。

现在，我还只是一个设想阶段，希望大家一起继续讨论。

先说我的考虑。

在电容电压高于我们供电的电路要求时，电路是比较简单的，比如使用MC33063，2671，2672等开关型DC-DC芯片就可以方便实现。

但是，当电容电压低于电路要求时，就要考虑直流升压电路了，这里面又牵扯到DC-DC的效率问题，因为毕竟现在法拉电容的容量还不是那么乐观。

好了，今天的讨论完成，明天继续。

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目前法拉电容还不能代替电池，但在短时间放电的情况下是可以代替电池的，具体看怎么应用，我们这里有各种系列产品的方案设计，可以欢迎沟通洽谈。

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