Jump to content

    

Какая схема соединения суперконденсаторов предпочтительна: последовательная, параллельная или комбинированная?

Столкнулся с задачей, которую 1-2 суперконденсатора не решат, придётся городить батарею. Практического опыта нет, из теории и практики увидел применение всех вариантов. Мне пока подходят последовательная и комбинированная схемы. Но если найду несборный суперконденсатор на 4-6 В, то и параллельная подойдёт. 

Кто-что посоветует?

Share this post


Link to post
Share on other sites

На 4-6В одиночных ионисторов не бывает, только сборки. Типовое напряжение одного элемента - 2.5-2.7В, при большем напряжении электролит разлагается.

В какую схему выбрать (последовательную или параллельную) - зависит от применения - что и как эта батарея будет питать. Например, если нужен больший выходной ток, то параллельное включение предпочтительнее - для уменьшения внутреннего сопротивления батареи.

Share this post


Link to post
Share on other sites
2 minutes ago, arhiv6 said:

Типовое напряжение одного элемента - 2.5-2.7В, при большем напряжении электролит разлагается.

Есть на 3 В с максимальным до 3,3 В.

Кто знает, может и больше есть, но я не в курсе.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Вы так и не озвучили задачу. Почему 1-2 конденсатора не решают вашу задачу? Не хватает тока? Напряжения? Емкости?

Share this post


Link to post
Share on other sites
41 minutes ago, dinam said:

Вы так и не озвучили задачу. Почему 1-2 конденсатора не решают вашу задачу? Не хватает тока? Напряжения? Емкости?

Ограничение по высоте 12,5 мм. Выходная мощность - всего лишь 50-60 Ватт до DC/DC-преобразователя, потому и подходят всё варианты.

1 hour ago, V_G said:

Не указана потребная емкость и/или ток. Есть на 5,4-5,5 В https://www.tecategroup.com/store/index.php?main_page=product_info&products_id=1200

Это как раз сборки из 2 суперконденсаторов 2,7 В.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Ставите микросхемку для зарядки и балансировки  суперконденсаторов, например https://www.analog.com/en/parametricsearch/11413. Идете на DigiKey, выбираете суперконденсаторы. При их подборе автоматически получается скорее всего комбинированная схема соединения. 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Действительно, задачу не плохо было бы озвучить. Для чего нужны конденсаторы и в каком режиме им предстоит работать?

Сам использую в качестве аварийного питания 5В пары 10Фх2,7В конденсаторов в последовательном включении. Схема включения самая примитивная -- токоограничивающий зарядный резистор, зашунтированный мощным диодом шоттке "в сторону разряда", балансировка -- параллельно конденсаторам выравнивающие резисторы килоом по сто.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Параллельное включение 5 и 6 таких банок:

 

bad-350.gif.4b6a3983269467d4b6b25f6a2a6c42ce.gif

 

Как видно, ток 75 А батареи из 5 банок на последних 20% заряда (отметка 8 с) сильно больше 45 А эквивалентной по ёмкости батареи из 6 банок, т.е. при таких абсолютных значениях тока выгоднее экстенсивный путь.

Share this post


Link to post
Share on other sites
22 hours ago, dinam said:

Ставите микросхемку для зарядки и балансировки  суперконденсаторов, например https://www.analog.com/en/parametricsearch/11413. Идете на DigiKey, выбираете суперконденсаторы. При их подборе автоматически получается скорее всего комбинированная схема соединения. 

Всё это я уже прошёл, но для комбинированной схемы, например, 4 последовательных на 2 параллельных, там ничего нет. У ADI (LT) есть решения только на 2 последовательных или на один. Последовательные решения требуют пассивной или активной балансировки.

22 hours ago, vladec said:

Действительно, задачу не плохо было бы озвучить. Для чего нужны конденсаторы и в каком режиме им предстоит работать?

В режиме резервирования питания для защиты от провалов в несколько секунд.

19 hours ago, Plain said:

Параллельное включение 5 и 6 таких банок:

 

bad-350.gif.4b6a3983269467d4b6b25f6a2a6c42ce.gif

 

Как видно, ток 75 А батареи из 5 банок на последних 20% заряда (отметка 8 с) сильно больше 45 А эквивалентной по ёмкости батареи из 6 банок, т.е. при таких абсолютных значениях тока выгоднее экстенсивный путь.

Хорошая банка. Я пока выбрал AVX на 40 Ф, 12.5x47 мм,  всё-таки брэнд более известный и проверенный временем. Но как из параллельного включения выкачать 90% энергии?

Все лучшие ШИМ-контроллеры сохраняют работоспособность лишь до 1.8 В, а этого мало.

Эврика! Можно зарезервировать питание контроллера step-up индивидуальным ионистором!!!

Edited by Oymyacon

Share this post


Link to post
Share on other sites
В 08.02.2020 в 06:53, Oymyacon сказал:

как из параллельного включения выкачать 90% энергии?

Выдающихся достижений от такой схемы не требуется, на любой подходящей россыпи можно собрать обратимый (двунаправленный) преобразователь по схеме автогенераторного биполярного источника тока, используя 5 мВ врождённого гистерезиса компаратора:

 

bad-351.thumb.gif.d6e04245dd51b1ab0d79a8feaddadba0.gif

 

По функции, это виртуальный аккумулятор с номиналом 3,2 В, заданным R1/R2 — если напряжение питания выше 3,2 В, он заряжается, если ниже — разряжается, а эквивалентом электролита служит суперконденсатор — в данном случае, R11 отключает питание на интервале 200...350 мкс. На холостом ходу, т.е. после заряда до 2,7 В суперконденсатора C9, начиная с отметки 850 мкс, схема потребляет порядка 100 мВт.

 

Предел тока заряда задаёт R7, разряда — R8, ток которого компенсирует током R9 второй усилитель ошибки, по примеру которого можно добавить третий усилитель ошибки, компенсирующий ток R7, чтобы стабилизировать/ограничивать ещё и ток заряда.

Share this post


Link to post
Share on other sites
23 hours ago, Plain said:

Выдающихся достижений от такой схемы не требуется, на любой подходящей россыпи можно собрать обратимый (двунаправленный) преобразователь по схеме автогенераторного биполярного источника тока, используя 5 мВ врождённого гистерезиса компаратора:

bad-351.thumb.gif.d6e04245dd51b1ab0d79a8feaddadba0.gif

Пытался сегодня отсимулировать вашу схему на работе - не получилось так, как у Вас, хрень какая-то вышла. Завтра посмотрю, где ошибся. Не понял, что за опции .ic... и .options reltol... в правом нижнем углу. Пока далеко не волшебник в LTspice, но я учусь)

Share this post


Link to post
Share on other sites

Я вот что думаю:

1. Достоинство параллельной схемы - возможность форсированной параллельной зарядки нескольких банок сразу при отсутствии ограничения тока первичным преобразователем. Недостаток - огромные токи в step-up, снижающие КПД.

2. Достоинство последовательной схемы - высокий КПД step-down или SEPIC, недостатки - низкая скорость заряда, ограничение напряжения до 2-2,3 В на банку и необходимость балансировки.

3. Комбинированная схема - золотая середина.

Сейчас сочиняю схему, где суперконденсаторы будут заряжаться параллельно, а затем переключатся в комбинированную схему по 2 последовательно, удвоив напряжение до 5 В.

Share this post


Link to post
Share on other sites
19 минут назад, Oymyacon сказал:

 

2. Достоинство последовательной схемы - высокий КПД

А по мне так этого достаточно. Всегда и везде. Чем выше напряжение, тем ниже все потери.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Шило на мыло:

 

bad-352.thumb.gif.a987ab8df134eeae8155b93e98a8536b.gif

 

Высчитать ниже потери, в случае с пассивным балансировщиком и в разы больше напряжением на ключах, у меня не получилось — наверное, надо быть чародеем 777-го уровня.

 

bidir.rar

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now