雙電層電容器及其應用

3.3 LR系列

LR系列適用于工作電流小于100mA的作場合,可作為微型電磁閥,繼電器和微電機等功率相對較大的器件在啟動時的補償電源用,以起到穩定電路電壓和減小主電源設計容量的作用。表4是該系列產品的性能參數。

表4 LR系列雙電層電容器性能參數

4 雙電層電容器的應用

4.1 容量選擇

目前,雙電層電容器最為廣泛的應用是作為存儲器的備用電源,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存儲器進行幾十至幾百小時的保護。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時的穩定電源及主電源瞬間關斷時的支持電源。由于是做備用電源使用,因此,應用時必須了解被保護電路的一些基本條件,這些條件主要包括以下幾個方面;

(1)保持記憶或線路穩定所需的最小電壓Ei;

(2)保持記憶或線路穩定所需的電流I;

(3)停電前電容器的充電電壓E0;

(4)記憶或線路穩定所需的持續時間T;

(5)工作溫度范圍。

根據以上條件,可用下式來選擇電容器的容量：

C=IT/(Eo-Vesr-Ei)

式中：Vesr是雙電層電容器等效串聯電阻所產生的電壓,在存儲器記憶保護情況下,由于電流十分微小,一般情況下可不考慮。但在大電流應用場合則必須予以考慮,如用于穩定大功率電路或驅動繼電器、電磁閥和微電機等。

4.2 基本應用電路

a.主電源停電及關斷期間的備用電源

在關機及更換電源時,隨機存儲器中的信息、時鐘等記憶信息需要用備用電源來維持,在這種情況下,采用雙電層電容器可保護這些信息,保護時間可根據電路條件和雙電層電容器的容量達到幾分鐘到幾個月不等,這種應用的基本電路如圖1所示。

利用該電源電路可在數字調諧系統中記憶無線電臺、記錄時間及維護時鐘;在出租車計價計程系統中保持原始數據;在電話電路中,可以實現號碼記憶、重撥和自動應答等功能;另外,在VCR中,由于微型計算機被雙電層電容器支持著,因此在主電源停電時仍可繼續錄制電視節目。

b.主電源瞬間波動或瞬間停電的備用電源

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

c.在太陽能電池系統中的應用

在以太陽能為主電源的電子儀表中,由于陽光強度頻繁變換,因而電壓也頻繁變動,雙電層電容器它還可以與太陽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字萬用表和太陽能鐘表等領域,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未達到實用化強度,但由于其卓越的性能已經在各種能源和系統中呈現出十分廣闊的前景。據報道,日本在混合動力汽車電源系統、俄羅斯在機動車啟動系統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用實例。

a.在汽車能源再生系統的應用

圖4是電動汽車或混合動力汽車在汽車能源再生系統中的應用圖。當汽車制動時,發動機城制動中仍有運轉過程。為了使能源快速回收,一般用蓄電池來回收它,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將能源近乎100%地快速回收,然后再向負載及電池輸送電能,以實現能源的有效利用。同時,由于雙電層電容器具較大的放電功率,因此在汽車起動和加悚過程中可使蓄電池的壽命延長,并使組數減少,從而減輕車體自身重量。

b.在電源系統中的應用

在負載側有電動機或傳動裝置等強負載系統中,當大負載突然起動時,一般都需要一個很大的瞬間電流,這時,如果電源能量不足,電源電壓將瞬間下降,從而使控制電路產生誤操作,如果增大電源容量,對于平常不需大電流的工作場合來說,這顯然是一種浪費。而在系統中增加大功率雙電層電容器就可用較小容量的電源驅動較大的負載。圖5是雙電層電容器在這種電源中的應用框圖。