电容放电时间的计算

2011-07-22 21:52:52来源: 互联网

在超级电容的应用中,很多用户都遇到相同的问题,就是怎样计算一定容量的超级电容在以一定电流放电时的放电时间,或者根据放电电流及放电时间,怎么选择超级电容的容量,下面我们给出简单的计算公司,用户根据这个公式,就可以简单地进行电容容量、放电电流、放电时间的推算,十分地方便。
  C(F):超电容的标称容量;
  R(Ohms):超电容的标称内阻;
  ESR(Ohms):1KZ下等效串联电阻;
  Vwork(V):正常工作电压
  Vmin(V):截止工作电压;
  t(s):在电路中要求持续工作时间;
  Vdrop(V):在放电或大电流脉冲结束时,总的电压降;
  I(A):负载电流;

超电容容量的近似计算公式,

 

保持所需能量=超级电容减少的能量。
 保持期间所需能量=1/2I(Vwork+ Vmin)t;
 超电容减少能量=1/2C(Vwork2 -Vmin2),

因而,可得其容量(忽略由IR引起的压降)

C=(Vwork+ Vmin)It/( Vwork2 -Vmin2)

 

举例如下:

单片机应用系统中,应用超级电容作为后备电源,在掉电后需要用超级电容维持100mA的电流,持续时间为10s,单片机系统截止工作电压为4.2V,那么需要多大容量的超级电容能够保证系统正常工作?

 

由以上公式可知:

 

工作起始电压Vwork=5V

工作截止电压Vmin=4.2V

工作时间t=10s

工作电源I=0.1A

 

那么所需的电容容量为:

 

C=(Vwork+ Vmin)It/( Vwork2 -Vmin2)

=(5+4.2)*0.1*10/(52 -4.22)

=1.25F

 

根据计算结果,可以选择5.5V 1.5F电容就可以满足需要了。

 

实例:

  假设磁带驱动的工作电压5V,安全工作电压3V。如果直流马达要求0.5A保持2秒(可以安全工作),问需要选用多大容量的超级电容?

解: C=(Uwork+ Umin)It/(Uwork*Uwork -Umin*Umin)

      =(5+3)*0.2*2/(5*5-3*3)

   =0.5F

         因为5V的电压超过了单体电容器的标称工作电压。因而,可以将两电容器串联。如两相同的电容器串联的话,那每只的电压即是其标称电压2.5V。

         如果我们选择标称容量是1F的电容器,两串为0.5F。考虑到电容器-20%的容量偏差,这种选择不能提供足够的裕量。可以选择标称容量是1.5F的电容器,能提供1.5F/2=0.75F。考虑-20%的容量偏差,最小值1.2F/2=0.6F。这种超级电容器提供了充足的安全裕量。大电流脉冲后,磁带驱动转入小电流工作模式,用超电容剩余的能量

关键字:电容

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2011/0722/article_10857.html
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