超级电容应用指å�

超级电容应用指�

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一般安全注�事项

如果过度充电ã€�å��å�‘充电ã€�ç„šçƒ§æˆ–åŠ çƒ­æ¸©åº¦é•¿æ—¶é—´é«˜äºŽ 150 °C，超级电容å�¯èƒ½ä¼šæ¼�æ°”æˆ–ç ´è£‚ã€‚

请勿挤压�拆��穿钉或拆�。

滥用超级电容�能会导致外壳温度过高（燃烧�险）。

当超级电容串�并充电时，高电压�能比较�险。

�行�论

超级电容储能设备采用é�™ç”µåŽŸç�†ï¼Œæ— 化学å��åº”ï¼Œæ— è¿�动部件。它们å�¯ä»¥é�¿å…�与化学å“�å‚¨å­˜ï¼ˆä¾‹å¦‚ç”µæ± ï¼‰ç›¸å…³çš„å¯¿å‘½é—®é¢˜ï¼Œæˆ–ä¸Žé£žè½®ç›¸å…³çš„æœºæ¢°é—®é¢˜ã€‚å®ƒä»¬æ— æ¯’ï¼Œä¸“ä¸ºå¤šå¹´å…�维护è¿�行而设计。

超级电容用作直�放电的储能。该模��得用于交�充电或放电。放电�能是�定电�或�定功率。关于放电示例，请��图 1a 和 1b。�定电�放电时，电压呈直线下�。

由于超级电容的等效串è�”电阻 (ESR) è¾ƒä½Žï¼Œå› æ­¤è¿�行期间产生的热é‡�é�žå¸¸å°‘ã€‚ä½†æ˜¯ï¼Œå› ä¸ºè¶…çº§ç”µå®¹å�¯ä»¥å¤„ç�†é�žå¸¸é«˜çš„电æµ�，如果放电和å†�充电比较频ç¹�（å� 空比 > 1.5%），高于连续电æµ�，则热é‡�å�¯èƒ½ä¼šæ˜¾è‘—上å�‡ã€‚

放电特性

确定应用的电容和 ESR �求时，必须�时考虑电阻�和电容�放电组件。在高电�应用或短期充电/放电中，电阻�组件至关��。在低电�应用中，电容�放电组件通常至关��。I 电�放电 t 秒期间电压� Vdrop 的公�为：

    Vdrop = I x (R + t/C)。

�更大�度地�少脉冲应用中的电压下�，请使用具有较低 ESR（R 值）的超级电容。�更大�度地�少低电�应用中的电压下�，请使用具有大电容（C 值）的超级电容。请访问 https://tools.eatonelectronics.com/，了解超级电容计算器，预测电气�求并将这些�求与��超级电容�置/替代方案相匹�。

充电方法

超级电容å�¯ä»¥ä½¿ç”¨å�„ç§�方法（包括æ�’定电æµ�ã€�æ�’定功率ã€�æ�’定电压）充电，也å�¯ä»¥ä¸Žèƒ½æº�（å�³ï¼Œç”µæ± ã€�ç‡ƒæ–™ç”µæ± ã€�ç›´æµ�转æ�¢å™¨ç­‰ï¼‰å¹¶è�”å……ç”µã€‚å¦‚æžœè¶…çº§ç”µå®¹ä¸Žç”µæ± å¹¶è�”é…�ç½®ï¼Œåˆ™å¢žåŠ ä½Žå€¼ä¸²è�”电阻器将é™�低超级电容的充电电æµ�ï¼Œå¹¶å»¶é•¿ç”µæ± çš„ä½¿ç”¨å¯¿å‘½ã€‚å¦‚æžœä½¿ç”¨ä¸²è�”电阻器，请确ä¿�超级电容的电压输出直接连接到应用，而ä¸�是通过电阻器连接，å�¦åˆ™è¶…级电容的低阻抗将失效。当接触高电æµ�æ”¾ç”µè„‰å†²æ—¶ï¼Œè®¸å¤šç”µæ± ç³»ç»Ÿçš„å¯¿å‘½ä¼šç¼©çŸ­ã€‚ä»¥ä¸‹æ˜¯è¶…çº§ç”µå®¹çš„æœ€å¤§å»ºè®®å……ç”µç”µæµ� I 的计算方法，其中 Vw 为充电电压，R 为超级电容阻抗：

    I = Vw 5R

连续过æµ�或过压充电å�¯èƒ½ä¼šå¯¼è‡´è¶…级电容过热。过热å�¯å¯¼è‡´ ESR å¢žåŠ ã€�气体生æˆ�ã€�寿命缩短ã€�泄æ¼�ã€�æŽ’æ°”æˆ–ç ´è£‚ã€‚å¦‚æžœæ‚¨è®¡åˆ’ä½¿ç”¨æ›´é«˜çš„å……ç”µç”µæµ�，请è�”系工厂。请勿超过超级电容的最大工作电æµ�。

�性

伊顿超级电容采用对称电æž�设计，这æ„�味ç�€å®ƒä»¬åœ¨æž„æˆ�上相似。当超级电容首次组装时，任一电æž�å�¯è¢«æŒ‡å®šä¸ºæ­£æž�或负æž�。在 100% QA 测试è¿�行期间，超级电容首次充电å�Žï¼Œç”µæž�就会æž�化。æ¯�个超级电容都有表示æž�性的负æ�¡çº¹æˆ–符å�·ã€‚虽然电æž�å�¯çŸ­è·¯è‡³é›¶ä¼�，但电æž�ä¿�æŒ�é�žå¸¸å°‘é‡�的电é‡�。ä¸�建议使用å��å�‘æž�性，但之å‰�充电的超级电容已放电至 -2.5 V，在电容或 ESR æ–¹é�¢æ²¡æœ‰å�¯æµ‹é‡�的差异。注æ„�：它们在一个方å�‘上ä¿�æŒ�充电的时间越长，它们就会å�˜å¾—æ›´åŠ æž�化。如果在一个方å�‘长时间充电å�Žå��å�‘充电，超级电容的寿命将缩短。

电压

超级电容的é¢�å®šç”µåŽ‹ä¸ºæ ‡ç§°æŽ¨è��工作电压或应用电压。所æ��供的设定值是为了在其最大é¢�定温度下实现长寿命。如果应用电压超过此推è��电压，则会缩短寿命。如果电压长时间过高，则超级电容内部会产生气体，å�¯èƒ½å¯¼è‡´å®‰å…¨é€šé£Žå�£æ³„æ¼�æˆ–ç ´è£‚ã€‚è¶…çº§ç”µå®¹é€šå¸¸å�¯å®¹å¿�短期过压。

环境温度

温度与电压都会影å“�超级电容的寿命。通常，环境温度å�‡é«˜ 10 °C 会将超级电容的寿命缩短一å�Šï¼ˆä½†ç¡®åˆ‡å½±å“�å› äº§å“�ç³»åˆ—è€Œå¼‚ï¼‰ã€‚å› æ­¤ï¼Œå»ºè®®åœ¨å°½å�¯èƒ½ä½Žçš„温度下使用超级电容，å‡�少内部æ�Ÿå��å’Œ ESR å�‡é«˜ã€‚å¦‚æžœæ— æ³•å�šåˆ°è¿™ä¸€ç‚¹ï¼Œåˆ™é™�低超级电容的应用电压有助于抵消高温的负é�¢å½±å“�。例如，如果æ¯�个超级电容的应用电压é™�到 1.8 V，则环境温度会达到 +85 °C。如果温度低于正常室温，应用电压å�¯ä»¥ç•¥é«˜äºŽå»ºè®®å·¥ä½œç”µåŽ‹ï¼Œè€Œä¸�ä¼šæ˜¾è‘—å¢žåŠ æ�Ÿå��以å�Šç¼©çŸ­å¯¿å‘½ã€‚低温时æ��高应用电压å�¯ç”¨äºŽæŠµæ¶ˆä½Žæ¸©æ—¶è§‚察到的 ESR å¢žåŠ ã€‚æ¸©åº¦è¾ƒé«˜æ—¶ ESR å¢žåŠ æº�于超级电容内电解质分解导致的永久退化。但是，低温时，ESR å¢žåŠ å�ªæ˜¯ç”µè§£è´¨ç²˜åº¦å¢žåŠ 和离å­�è¿�动较慢导致的临时现象。图 1 显示了在给定温度下连续è¿�行时，电容在 1.8 V å’Œ 2.5 V 时下é™� 30% 以å�Šåœ¨ 2.5 V 时下é™� 50% 所需的时间。这å�¯ç”¨äºŽä¼°è®¡å·²çŸ¥æœ€å°�å…�许电容值的特定应用的工作寿命。

使用寿命

ä¼Šé¡¿è¶…çº§ç”µå®¹å™¨çš„ä½¿ç”¨å¯¿å‘½é•¿äºŽè¾…åŠ©ç”µæ± ï¼Œä½†å…¶ä½¿ç”¨å¯¿å‘½å¹¶é�žæ— é™�。超级电容器的基本报废失效模å¼�是等效串è�”电阻 (ESR) å¢žåŠ å’Œç”µå®¹é™�低。使用寿命å�–å†³äºŽç”µåŽ‹å’Œæ¸©åº¦ã€‚å®žé™…æŠ¥åºŸæ ‡å‡†å�–决于应用è¦�求。长时间暴露于高温ã€�高应用电压和过电æµ�将导致 ESR å¢žåŠ å’Œç”µå®¹é™�低。é™�低这些å�‚æ•°å°†å»¶é•¿è¶…çº§ç”µå®¹å™¨çš„ä½¿ç”¨å¯¿å‘½ã€‚é€šå¸¸ï¼Œåœ†æŸ±å½¢è¶…çº§ç”µå®¹å™¨åœ¨æž„é€ ä¸Šä¸Žç”µè§£ç”µå®¹å™¨ç±»ä¼¼ï¼Œåœ¨æ©¡èƒ¶å¡žå¯†å°�çš„é“�ç½�里装有液体电解质。多年之å�Žï¼Œä¸Žç”µè§£ç”µå®¹å™¨ç±»ä¼¼ï¼Œè¶…级电容器会å�˜å¹²ï¼Œå¯¼è‡´ ESR å¢žåŠ ï¼Œæœ€ç»ˆæŠ¥åºŸã€‚

具体�说，报废是指电容达到指定�件（电容通常为�始电容的 20% 至 30%，具体�决于产�系列）或 ESR 达到指定�件（通常为�定 ESR 的 100% 至 400%）。以下模型用于估计使用寿命。

�入使用寿命公�

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其中

    常数 b�g 是实验中�现的常数

    K = 波兹曼常数

    T = å�¡å¼�æ¸©æ ‡æ¸©åº¦

从这个方程��以看出，使用寿命�决于充电电压和温度。电压和温度越低，寿命就越长。

自放电和泄�电�

自放电和泄æ¼�电æµ�基本上属于相å�Œçš„æ ¹æœ¬åŽŸå› ï¼Œä½†ä»¥ä¸�å�Œçš„æ–¹å¼�进行å�‚数测é‡�。由于超级电容器结构，从阳æž�到阴æž�存在高阻抗内部电æµ�路径。为ä¿�æŒ�电容器上的电é‡�，需è¦�å°‘é‡�é¢�外电æµ�，这在充电期间称为泄æ¼�电æµ�ã€‚å½“å……ç”µç”µåŽ‹ç§»é™¤ä¸”ç”µå®¹å™¨æœªåŠ è½½æ—¶ï¼Œæ­¤é¢�外电æµ�将导致超级电容器放电，称为自放电电æµ�ã€‚è‡ªæ”¾ç”µé€šå¸¸æ ¹æ�®ç”µåŽ‹æ�Ÿè€—或电压æ�Ÿè€— % 进行测é‡�。为实际测é‡�泄æ¼�或自放电，超级电容器应充电 72 å°�æ—¶æˆ–ä»¥ä¸Šï¼Œè¿™ä¹Ÿæ˜¯ç”±äºŽç”µå®¹å™¨æž„é€ ã€‚è¶…çº§ç”µå®¹å™¨å�¯ä»¥å»ºæ¨¡ä¸ºå¤šä¸ªå¹¶è�”电容器，æ¯�个电容器都有ä¸�æ–­å¢žåŠ çš„ä¸²è�”电阻值。串è�”电阻值较低的电容器å�¯ä»¥å¿«é€Ÿå……ç”µï¼Œä»Žè€Œå°†ç»ˆç«¯ç”µåŽ‹å¢žåŠ åˆ°ä¸Žå……ç”µç”µåŽ‹ç›¸å�Œçš„水平。但是，如果充电电压移除，这些电容器未完全充电，则它们将放电到具有较高串è�”电阻的并è�”电容器。其结果是终端电压下é™�，给人以高自放电电æµ�çš„å�°è±¡ã€‚应该注æ„�的是，电容值越高，设备充满电的时间就越长，请å�‚è§� Measurement Techniques 应用说明，了解更多详情。

超级电容器的串��置

å�•ä¸ªè¶…级电容器的é¢�定电压高达 3.0 V（更高电压产å“�包å�«å¤šä¸ªç”µæ± ï¼‰ã€‚å› ä¸ºè®¸å¤šåº”ç”¨éœ€è¦�更高的电压，所以超级电容器å�¯ä»¥ä¸²è�”é…�ç½®ä»¥å¢žåŠ å·¥ä½œç”µåŽ‹ã€‚é‡�è¦�的一点是，确ä¿�å�•ä¸ªè¶…级电容器的å�•ç‹¬ç”µåŽ‹ä¸�è¶…è¿‡å…¶æœ€å¤§å»ºè®®å·¥ä½œç”µåŽ‹ï¼Œå› ä¸ºè¿™å�¯èƒ½å¯¼è‡´ç”µè§£è´¨åˆ†è§£ã€�气体生æˆ�ã€�ESR å¢žåŠ å’Œå¯¿å‘½ç¼©çŸ­ã€‚å› ä¸ºå……æ”¾ç”µæœŸé—´å­˜åœ¨ç”µå®¹å·®å¼‚ï¼Œå¹¶ä¸”ç¨³å®šçŠ¶æ€�时泄æ¼�电æµ�存在差异，所以å�¯èƒ½ä¼šå�‘生电容过电压。充电期间，串è�”ç”µå®¹å™¨å……å½“ç”µåŽ‹åˆ†éš”å™¨ï¼Œå› æ­¤è¾ƒä½Žç”µå®¹çš„è®¾å¤‡å°†æ”¶åˆ°æ›´å¤§çš„ç”µåŽ‹åº”åŠ›ã€‚ä¾‹å¦‚ï¼Œå¦‚æžœä¸¤ä¸ª 10 F 电容器串è�”ï¼Œä¸€ä¸ªåœ¨æ ‡ç§°ç”µå®¹çš„ +20% 处，å�¦ä¸€ä¸ªåœ¨ -20% 处。电容器两端的最差电压通过以下方程å¼�计算得出：

    Vcap1 = Vsupply x (Ccap1 / (Ccap1 + Ccap2)

其中 Ccap1 的电容为 +20%。

    对于 Vsupply = 5 V，

    Vcap1 = 5 V x (1.2 / (1.2 + 0.8) = 3.0 V

    Vcap2 = 2.0 V

从这一点�以看出，为��超过 3 V 的超级电容器浪涌�定电压，串�部件的电容值必须�到 +/-20% 的公差范围。或者，�以使用�适的电压平衡电路�抵消电压�平衡。应该注�的是，电压平衡的最适当方法�决于特定应用。

ç”µæ± ç®¡ç�†

被动电压平衡

被动电压平衡使用与æ¯�个超级电容器（或æ¯�个并è�”ç”µæ± ç»„ï¼‰å¹¶è¡Œçš„ç”µåŽ‹åˆ†é…�电阻器。这å…�许较高电压水平的超级电容器周围的电æµ�æµ�动到较低电压水平的超级电容器，从而平衡电压。é‡�è¦�的是选择平衡电阻器值，其æ��供比超级电容器的预期泄æ¼�电æµ�更高的电æµ�，å�Œæ—¶é“­è®°æ³„æ¼�电æµ�å°†éš�温度å�‡é«˜è€Œå¢žåŠ 。被动电压平衡仅推è��用于ä¸�定期为超级电容器充电和放电，并且能够承å�—平衡电阻器的é¢�外负载电æµ�的应用。建议选择平衡电阻器，æ��供的é¢�外电æµ�至少是最å��超级电容器泄露电æµ�çš„ 50 å€�（3.3 k 欧姆至 22 k 欧姆，å�–决于最大工作温度）。虽然较高值的平衡电阻器在大多数情况下都适用，但是它们在严é‡�ä¸�匹é…�的部件串è�”æ—¶ä¸�太å�¯èƒ½æ��供足够的ä¿�护。

��电压�护

当串è�”超级电容器快速放电时，低电容值部件的电压å�¯èƒ½ä¼šå�˜è´Ÿã€‚如å‰�所述，这ä¸�å�¯å�–，并且å�¯é™�低超级电容器的使用寿命。防止å��å�‘电压的一ç§�简å�•æ–¹æ³•æ˜¯åœ¨ç”µå®¹å™¨ä¸Šæ·»åŠ 二æž�管并进行é…�置，使其通常是å��å�‘å��离。通过使用适当é¢�定的é½�纳二æž�ç®¡ä»£æ›¿æ ‡å‡†äºŒæž�管，超级电容器也å�¯ä»¥é˜²æ­¢è¿‡åŽ‹äº‹ä»¶ã€‚务必谨慎确ä¿�二æž�管能够承å�—电æº�çš„å�¯ç”¨å³°å€¼ç”µæµ�。

焊接信�

请�阅产�数�表，了解适用的焊接工艺指�。过热�能导致超级电容器的电气特性退化�电解质泄�或内部压力�高。请�循以下详细信�中列出的具体说明。此外：

• 请勿将超级电容器浸入熔化焊料。

• ��熔断超级电容器的引线。

• ç¡®ä¿�超级电容器的套筒与 PC æ�¿æˆ–任何其他组件之间没有直接接触。焊接温度过高å�¯èƒ½å¯¼è‡´å¥—ç®¡æ”¶ç¼©æˆ–ç ´è£‚ã€‚

• ��在超级电容器下方使用暴露的电路�，防止电气短路。

手动焊接

请勿使用焊棒接触超级电容器的外部套管，å�¦åˆ™å¥—ç®¡ä¼šç†”åŒ–æˆ–ç ´è£‚ã€‚ç„Šæ£’å°–ç«¯çš„å»ºè®®æ¸©åº¦ä½ŽäºŽ 260 °C（最高：350 °C），焊接æŒ�续时间应少于 5 秒。尽é‡�å‡�å°‘ç„Šé“�与超级电容器接线端å­�ç›´æŽ¥æŽ¥è§¦çš„æ—¶é—´ï¼Œå› ä¸ºå¼•çº¿è¿‡çƒ­å�¯èƒ½å¯¼è‡´æ›´é«˜çš„等效串è�”电阻 (ESR)。

波峰焊接

对于 0.8 mm 或更厚的 PC �，最大预热时间为 60 秒。预热温度应�制在 100°C 以下。请��表 1，仅了解有关波峰焊接引线的信�。

回�焊接

请勿使用红外或对æµ�ç‚‰åŠ çƒ­æ–¹æ³•å¯¹è¶…çº§ç”µå®¹å™¨è¿›è¡Œå›žæµ�焊接。

纹波电�

虽然伊顿超级电容器的电阻比其他超级电容器低，但è¦�比é“�电解电容器高，并且暴露于纹波电æµ�时更容易产生内部热é‡�。å�‘热会导致电解质分解ã€�气体生æˆ�ã€�ESR å¢žåŠ å’Œå¯¿å‘½ç¼©çŸ­ã€‚ä¸ºç¡®ä¿�使用寿命长，建议的最大纹波电æµ�ä¸�应使超级电容器的表é�¢æ¸©åº¦å¢žåŠ 3 °C 以上。

电路�清�

é�¿å…�清æ´�电路æ�¿ï¼Œä½†å¦‚果必须清æ´�电路æ�¿ï¼Œè¯·åœ¨æ ‡å‡†ç”µè·¯æ�¿æ¸…æ´�液中é�™æ€�浸æ¸�或超声波浸æ¸� 5 分钟以下，最高温度为 60 °C。然å�Žï¼Œå½»åº•å†²æ´—并晾干电路æ�¿ã€‚通常，超级电容器与é“�电解电容器的处ç�†æ–¹å¼�相å�Œã€‚

长期存储

请勿在下列任何环境中存储超级电容器：

高温和/或高湿度

直接接触水��水�油或其他化学�

直接接触�蚀性�料�酸�碱或有毒气体

直接暴露于阳光下

粉尘环境

�过度冲击和/或振动影�的环境

应急程�

如果�现超级电容器过热或闻到甜味，请立�断开超级电容器的所有电�或负载。将超级电容器冷�，然���处置。�部或�手��触摸过热的超级电容器。如果超级电容器泄�或�气，请�系工厂获��料安全数�表。如果接触电解质：

皮肤接触：用肥皂和清水彻底清洗接触区域。

眼�接触：用请水冲洗眼� 15 分钟并就医。

摄入：�牛奶/水并催�；就医。

注�：通常，采用 NFPA/HMIS（0 至 4）评级系统的电解质具有轻微 (1/4) 的�康和���险，并且具有最� (0/4) �应性�险。

法规性信�

ä¼Šé¡¿è¶…çº§ç”µå®¹å™¨æ ¹æ�® OSHA å�±é™©é€šä¿¡æ ‡å‡† (29 CFR 1910.1200) è¢«è¯„ä¸ºæ— å�±é™©ã€‚

è¿�输需è¦�é�µå®ˆã€Šè�”å�ˆå›½å�±é™©è´§ç‰©è¿�è¾“æ³•è§„ã€‹ã€‚è¶…çº§ç”µå®¹å™¨æ ¹æ�®æ³•è§„ 3499 分类。特殊规定 361 é€‚ç”¨äºŽä¼Šé¡¿æ‰€æœ‰è¶…çº§ç”µå®¹å™¨ï¼Œå› ä¸ºå®ƒä»¬åœ¨æ€»å‚¨èƒ½æ–¹é�¢å°�于 10 Wh。许多部件å�·ä½ŽäºŽ 0.3 Whï¼Œå› æ­¤æ²¡æœ‰ä»»ä½•é™�制。注æ„�：é¢�å®šå€¼æ ¹æ�®åŸºç¡€ç”µæ± ï¼ˆç‹¬ç«‹ç”µæ± ã€�ç”µæ± ç»„æˆ–ç”µæ± æ¨¡å�—）的储能情况而定。

导入分类：HS 代ç �：8532290040

ECCN：3A991.j.2

处置程�

伊顿超级电容器ä¸�å�— RCRA 废弃物法规的约æ�Ÿã€‚但是，超级电容器å�¯ä»¥é€šè¿‡å·¥ä¸šåºŸå¼ƒç‰©å¤„ç�†å™¨æˆ–焚烧方法处置。Clean Harbors 属于此类æœ�务æ��供商。焚烧时务必å°�å¿ƒï¼Œå› ä¸ºè¶…çº§ç”µå®¹å™¨å�¯èƒ½ä¼šçˆ†ç‚¸ï¼Œé™¤é�žåœ¨ç„šçƒ§å‰�å°†å®ƒä»¬åŽ‹ç¢Žæˆ–åˆºç ´ã€‚ç©¿æˆ´é˜²æŠ¤è£…å¤‡ï¼Œä¾‹å¦‚é�¢ç½©æˆ–护目镜ã€�外套/围裙和手套。