深度研究超级电容/法拉电容心得体会/共同探讨/高人指导
来源: 作者: 发布时间:2021-10-03 06:20:14 浏览量: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。
//bbs.专注于大电流电感设计、制造:电话 :181-2638-2251/icview-213871-1-1.html
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。
你可以选择电容电压低于供电电压,升压电路的效率普遍大于降压,一个难得的优点是,升压电路基本上可以把电容的电放光,目前启动电压0.9V的PWM控制器很多,启动后你把输出电压引过来给PWM供电,那么在电容电压降到比0.9V更低,也能工作
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。
电源模块输出电压什么会变低? 4月08日 第三届·无线通信技术研讨会 立即报名 12月04日 2015•第二届中国IoT大会 精彩回顾 10月30日ETF•智能硬件开发技术培训会 精彩回顾 10月23日ETF•第三届 消费
从多角度看,TVS、压敏、放电管哪个效果更好TVS、压敏、放电管做雷击哪个更好!在雷电放电的过程中,由于瞬间放电产生了强烈的电磁脉冲,在临近的设备或电子线路上感应了幅值和变化速率都很高的浪涌电压电流,对某些电子设备产生毁灭性的的破坏,而过压/浪涌防护器件就是为各类电子设备提供防护的,避免设备内部的电子元器件遭受雷击浪涌的损坏。 压敏电阻、气体放电管、TVS管(瞬间抑制二极管)三种器件都限压型的浪涌保护器件,都被用来在电路中用作浪涌保护,但是却有不少客户认为TVS二极管不
2012年中国(成都)电子展 军民融合促进发展 深入推进西部大开发,大力促进中部地区崛起,是我国推动区域经济协调发展的一项重要举措。四川军工大省为代表的中西部市场,军工企业集聚。成飞集团、航天七院、泸州北方化工、电子10所、29所、九洲集团、四川
大电流电感