为您的应用选择合适的超级电容器

电池和超级电容器经常在能量和功率方面进行比较。电池具有更高的密度（意味着它们能够每单位质量存储更多的能量），但超级电容器具有更高的功率密度（意味着它们可以更快地释放能量）。这使得超级电容器成为更快地存储和释放大量电力的最佳选择，但电池仍然是长时间存储大量能量的主要选择。

与其他电容器相比，超级电容器具有更高的电容值（但电压限制较低），因此它们基本上是电容器和电池之间的桥梁。与电容器相比，它们可以在单位质量上存储更多的能量。由于它们以静电方式工作，因此可以多次充电和放电。由于与电池相比，它们的内阻较低，因此它们的工作效率约为 98%。

超级电容器最适合的应用是用于关闭微型计算机和RAM电源的备用设备，智能电表，POE网络设备，报警系统，加热器泵等。根据电源的备用电流，超级电容器具有不同的备份时间。下图显示了主要应用程序。

凯美解决方案

在选择所需的电容器之前，需要定义以下参数。

所需的备份时间

所需的备用电流

最小和最大工作电压

工作温度

所需尺寸

安装类型（表面贴装或通孔）

项目示例

客户需要一个超级电容器，在以下条件下能够承受150小时的备份时间：

Vmin =2.5 V

最大电压 =5.5 V

备份 = 540nA

请求的备份时间 T > 150 小时

85°C 环境温度 + 可选冷却系统 （-15°C） ➢ 需要 SMD 超级电容器

溶液

所需电容的基本公式由下式给出：

计算所有其他参数后，客户似乎需要一个电容约为0.1F的超级电容器。
Kemet提供以下超级电容器系列：

作为我们的燃料电池系列是唯一一个采用SMD安装的系列，我们将不得不选择这个系列。

根据我们的目录，该系列的最大工作电压为 5.5VDC，与最大工作电压相同。
由于FC系列的温度高达70°C，因此必须对系统进行额外的冷却。

最合乎逻辑的是，我们会选择放电电容器为0.104F的FC24H0ZFTBR1。

但。。！

在选择合适的超级电容器时，还需要考虑其他参数。

压降

超级电容器的压降由直流电阻和备用电流决定。每个部件号的直流电阻值在我们的数据表中给出。

近似压降可通过以下公式计算：

 

其中RDC是超级电容器的直流电阻[Ω] Ibackup是备用电流[A]

当后备电流为1mA及以下时，没有潜在的压降，这意味着在这种情况下我们可以忽略压降，因为后备电流仅为540nA。

漏电流

工作温度应该是影响超级电容器寿命的主要因素。如下图所示（所有部件的图表），漏电流随着工作温度的升高而显著上升。

由于漏电流是额外的电流消耗，因此在计算备用时间时，需要将备用电流和漏电流的总和相加。

由于在应用中可以进行冷却，因此我们将考虑工作温度为70°C。我们可以看到，在这种情况下，漏电流为4uA。

然后，您可以使用以下计算来计算能量将持续多长时间：

当考虑到漏电流时，我们现在可以看到，备份时间将大大减少到仅150小时，而不是要求的18小时。因此，需要选择具有更高电容值（几乎高出10倍）的电容器。
通过选择电容放电值为0F的FC105H44ZFTBR1，我们可以重新计算备份时间：

在这种情况下，备份时间为 183 小时，高于请求的 150 小时。即使计算电容侧15%的裕量，我们也能获得近155小时的备份时间。

我们也不应该忘记超级电容器的“寿命估算”。超级电容器的寿命定义为电容降低到初始值的70%的点，如下图所示：

结论

超级电容器所需的所需电容必须使用以下公式计算，同时考虑压降、漏电流和15%电容容差。

审核编辑：郭婷