Батарея 12В/100А на суперконденсаторах

• — не боится полного разряда «в ноль»;
  
• — в 100, а может 1000 раз больше выдерживает циклов «заряд/разряд»;
  
• — не боится критических перегрузок по току.

Понадобится

Изготовление батареи из ионисторов

Где применить

Смотрите видео

Основы автозвука ✪ Накопитель (ионистор)

О необходимости накопителя в цепи питания, о его пользе, вреде и т. д. в интернете ведется масса споров. К сожалению, споры эти в большенстве своем бесполезны ввиду того, что их ведут люди абсолютно не знающие курс школьной физики и просто декламирующие рекламные лозунги, и псевдонаучные статьи.

Самое первое что нам стоит сделать это отбросить подальше познания из любых рекламных статей, отчаянно нахваливающих эти банки с цифрами.

Самая большая глупость этих статей — рекомендации конденсаторов к усилителям из расчета столько то фарад на 1 киловатт.

Откуда взялись такие рекомендации, остается загадкой. В том, что такие опусы находятся также далеко от реальности, как мы от Гонолулу мы убедимся ниже. Гораздо полезнее обратиться к тем начальным знаниям, которые мы с вами получали на уроках физики. Попутно будем развеивать мифы о конденсаторах.

Конденсатор является ПОТРЕБИТЕЛЕМ в сети. То есть он НЕ способен вырабатывать электроэнергию! Он способен ее НАКАПЛИВАТЬ и частично ПОТРЕБЛЯТЬ на собственные утечки и потери в обкладках. А это значит, что он ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ не может ни продлить жизнь аккумулятору, ни облегчить ему жизнь.

Конденсатор служит для накопления энергии и последующей отдачи этой энергии потребителю. При этом, обладая крайне низким внутренним сопротивлением, он отдает энергию потребителю очень быстро и накапливает соответственно тоже быстро. При этом он работает совсем не как аккумулятор. Пик отдачи энергии приходится на первое мгновение потребления, после этого заряд начнет резко падать, скорость его отдачи падает вместе с зарядом.

Теперь давайте научимся отличать ионистор от конденсатора.

Об этих терминах вы можете почитать в википедии, я же просто подытожу в двух словах.

То что ездит в багажнике 90 процентов любителей звука под марками пролоджи, мистери, NRG и т. д. по вполне приемлемым ценам это есть ничто иное как ионистор!!

Отличается он от конденсатора тем, что имеет гораздо бОльшие потери внутри себя, имеет большое внутреннее сопротивление и гораздо линивее отдает заряд. Ну и тем, что стоит в десятки раз дешевле от конденсатора той же емкости. Ввиду чрезвычайной распространенности ионисторов остановимся подробнее на них. А конкретнее на мифе о том, что конденсатор в цепи питания в случаях просадок обеспечит энергией усилитель саба.

Причин просадок бывает много. Рассмотрим основные.

Но перед этим прикинем, на что ж способен то наш накопитель и сделаем эксперимент расчета в чистом виде. То есть зарядим и потом запустим чисто от накопителя усилитель:

Из школьного курса физики:

• 1 ампер X 1 сек = 1 кулон;
• 1 ампер X 1 вольт = 1 ватт;
• 1 ампер X 1 ом = 1 вольт;
• 1 фарада X 1 вольт = 1 кулон.

Таким образом в конденсаторе запасается:

1 фарад Х 12 вольт = 12 кулон

1000 ватт усилитель это 12 вольт Х 83 Ампер то есть за 1 секунду усилитель

Отдав киловатт потребит 83 кулона 12 \ 83 = 0,15 секунды.

Это время, за которое ионистор разрядится до ноля!!

Это и будет максимальное время работы ионистора. То есть в различных вариантах максимальной работа системы от него не превысит пол секунды. Но не стоит забывать, что на 8.9 вольт усилитель прекратит работать.

То есть реальное время работы сократится от нашего расчетного втрое!

Теперь цепляем наш ионистор в систему на машину с просадками питания из-за слабых генератора и аккумулятора. Заводим. Напряжение на клеммах уся 13 вольт. Все в порядке. Теперь делаем музыку на всю, напряжение садится до 10.9-11.5 вольт. На ионисторе, в это мгновение, еще осталось 13 вольт. То есть перепад между его потенциалом и питанием системы порядка 2 вольта. На то чтоб посадить эту разницу уйдет порядка 0.05 -0.09 секунды максимум. Удар баса длится гораздо дольше.

То есть в первый же удар баса заряд сольется, напряжение заряда упадет до бортового и ионистор превратится в пассивный элемент питания, поскольку он живет и работает только тогда, когда его заряд больше напряжения сети. Дальше он начнет поддерживать свой потенциал за счет просаженной сети. Безусловно между ударами баса сеть будет приподнимать напряжение но подъем этот будет очень незначительный в пределах 0.3-0.5в. Фронт, мидбасы да и сам саб продолжают в это время работать и этот перепад на конденсаторе будет расходоваться практически мгновенно не оставляя ощутимой пользы для питания.

В случае если вы используете в питании тонкие провода питания и массы или толстый дешевый обмедненный алюминий, то ваш случай еще тяжелее. В этом случае к вашей просадке сети добавится просадка кабеля. В кабеле при резком возрастании потребления возникает реактивное сопротивление.

Чем быстрее и больше вы попытаетесь взять с кабеля энергии, и чем он длиннее и тоньше, тем сильнее он этому будет препятствовать.

В этом случае ионистор разрядившись, даже не сможет зарядиться! Ведь как мы знаем, он и разряжается и заряжается достаточно быстро, а это значит, провод будет изо всех сил этому сопротивляться. Кроме того, не забываем, что ионистор потребляет какое то количество энергии на свои потери, которой нам и так не хватает.

А самое важное, что нагрузкой ионистора является не только усилитель, а ВСЯ бортовая сеть, включая всех потребителей, да и сам аккумулятор, который в просадке питания тоже попытается зарядиться за счет бедолаги ионистора. И тот факт, что вы визуально  поставите накопитель около усилителя, ровным счетом ничего не изменит! Работать он будет не только на этот усилитель, а на ВСЕ, что потребляет энергию в вашем авто!

Естественно, что и в этом эксперименте  никаких проблем питания накопитель не решил.

Делаем вывод: питание должно быть отличным!

Решено! Меняем или ремонтируем генератор, прокидываем от генератора толстую массу и плюс. Ставим новый аккумулятор, меняем и зачищаем ВСЕ клеммы, прокидываем силовой провод из хорошей меди достаточного сечения, включаем, меряем — КРАСОТА!

На выключенном звуке, на клеммах питания усилителя 14 вольт.

Музыку на всю, на клеммах 13.2 вольт!

Все качает, всем хватает питания, все довольны, усь жмет вам руку.  Праздник!

Ну, теперь самое время поставить наш конденсатор! Ставим, включаем, меряем. 14в без нагрузки и 13.3в с нагрузкой! Хмм, а ведь не удивительно.

Цепь живая, питания хватает, конднсатор не влияет ни на что и просто ждет спокойно своего часа.

Пока все в порядке в питании авто, накопителю в ней делать нечего.

Ионистор, ввиду своей ленивости, тут по любому отпадает.  И оно казалось бы верно. Лентяям тут не место! Нужен именно конденсатор! На кратковременный замер конденсатору самое место. . НО

1. Замер достаточно долго длится, чтоб проснулся даже кислотный аккумулятор и отдал свой максимум.

2. Распространенные среди SPL братства гелиевые и AGM аккумуляторы являются практически фундаментом профессиональных соревнований.  А все потому, что такие аккумы, способны стрелять сотнями ампер с такой скоростью, что и скорости конденсаторов чувствуют себя не омфортно. И этой скорости аккумуляторов с лихвой хватает для достижения серьезных результатов.

3. Конденсатор, как мы помним, является потребителем энергии, а в SPL
любые лишние потребители это зло.

В итоге сейчас в SPL никто не использует ни конденсаторы, ни ионисторы.

Теперь, напишу о пользе конденсаторов и ионисторов. Да, да, в них есть и польза!) правда со звуком она имеет мало общего.

1) Например, если у вас слабое питание и от музыки моргают фары. На самом деле это очень раздражает. Установка конденсатора устранит моргание. Проблему это не решит. Фары перестанут моргать, но при этом притухнут на среднем значении просадок. Видимость проблемы уйдет, но это не выход. Аккумулятор продолжит умирать с прежней скоростью.

2)  Накопитель является мощным фильтром сетевых помех. Установив его, вы не услышите в динамиках щелчки при включении вентиляторов и другой аппаратуры авто. Фильтры, конечно, устанавливаются сейчас во многих усилителях, но если у вас есть такая проблема накопитель ее, скорее всего, решит.

3) Машина со слабым аккумулятором с накопителем, в мороз заводится гораздо охотнее, чем без него. Это не противоречит теории и доказано на практике. Фишка в том, что своим зарядом, накопитель помогает замерзшему аккумулятору быстро сорвать стартер с места, а мы ведь знаем, что максимальный ток потребляет стартер пока стоит, потом потребление падает раз в 10 и с ним уже аккумулятор справляется и без участия накопителя.

4) С накопителем в сети ремню генератора живется гораздо комфортнее. Он сглаживает рывки генератора на ударах баса.

5) Когда необходимо заменить аккумулятор, при снятии клемм с него магнитола, часы в панели и настройки бортового компьютера не сбрасываются. Накопитель будет их держать минут 5-10 точно. За это время вы спокойнее все поменяете.

6) Одного заряда накопителя хватает, чтобы однократно закрыть или открыть 4 центральных замка от брелка сигналки) Может, кому сгодится)

И полезный совет: как зарядить накопитель, не имеющий системы заряда. Просто между плюсовым проводом питания и конденсатором подключите лампочку, с габаритов например. Она загорится и тут же начнет гаснуть, как погасла полностью, тогда соединяйте напрямую. Кондер заряжен. Тоже самое нужно делать, если вы надолго скидывали клемму с аккумулятора.

На этом собственно и все. Рассказы о псевдопользе накопителя также встречаются в интернете, но они не несут систематичный или обоснованный характер. Например, многие утверждают, что при установке конденсатора на слабое питание бас становится лучше. На самом же деле просто меняется характер искажений, возникающий от нехватки питания. Но этот измененный бас будет также далек от правильного звука, как и тот, который был до накопителя.

Также, многие утверждают, что просадки уменьшились втрое! Но если уточнить у них то оказывается, что напряжение они смотрели на вольтметре встроенном в сам накопитель. Во первых за достоверность его измерений никто не ручается, во вторых он показывает просадки на клеммах накопителя а вовсе не реальные.

Реальные просадки напряжения нужно мерять непосредственно на клеммах усилителя и только там!

Из всего вышеизложенного пусть каждый делает выводы для себя сам, я лишь рекомендую поставить конденсатор в сеть, если вам он достается за недорого, и с питанием у вас все в порядке. Но, если есть выбор, куда потратить деньги, то потратьте эту сумму на улучшение элементов питания авто и на провода. Это будет куда полезнее.

Остается разве что еще упомянуть, что банки конденсаторов есть в ЛЮБОМ усилителе внутри. Расположены они там максимально эффективно для выполнения вышеописанных задач и вполне с ними справляются.

Как выглядит конденсатор или же как говорят особенные люди «накопитель баса»

Суперконденсаторный джамп стартер — гарантированно запускаем двигатель в случае разрядки АКБ

Для сборки джамп стартера изначально были заказаны следующие компоненты:
Пластиковый корпус 250*80*70 мм https://aliexpress.ru/item/item/32958756775.html
Модуль 16.2V 83F из 6-ти конденсаторов 2.7v 500F в сборе с платой балансировки ebay.com/itm/264037856968
Повышающе-понижающий преобразователь https://aliexpress.ru/item/item/32843350018.html
Понижающий преобразователь https://aliexpress.ru/item/item/32988783084.html
Комплект разъемов EC5 в сборе (5 мам и 5 пап) https://aliexpress.ru/item/item/990207098.html
Готовые стартовые провода с разъемом EC5, с диодами https://aliexpress.ru/item/item/32825065311.html

Вначале я собрал такой «полуфабрикат», чтобы провести полевые испытания на своем автомобиле с двигателем 1.6 л и стартером 1.4 КВт:

Зарядив модуль до 16 В и подключив параллельно разряженной АКБ, со второй попытки я смог завести машину. До скольки вольт была разряжена АКБ, я уже не помню, но самостоятельно машина не заводилась. Также пробовал с помощью этой конструкции завести двигатель и без АКБ, сделав провода без диодов из предыдущего обзора , но ничего не получилось. Такие результаты меня разочаровали, ведь, по данным проф. Валеева (более подробно, см. под спойлером в конце обзора), емкость в 50 – 300 фарад позволяет завести двигатель автомобиля даже без аккумулятора.

Тогда я решил потестировать этот модуль. И выяснились две неприятные вещи:
— Емкость одного китайского конденсатора оказалась чуть ли не вдвое меньше, в районе 270 фарад вместо заявленных 500. Так что 83 фарад в модуле и близко не было.
— Установленная китайцами плата балансировки явно не справлялась со своими обязанностями. Часть конденсаторов были недозаряжены, а часть перезаряжены, как видно на фото ниже:

Причина видимо в том, что ток балансировки в этой плате всего 50 мА, чего очевидно недостаточно для зарядки большим током конденсаторов, имеющих большой разброс по току утечки и емкости.
Тогда я решил заказать нормальную плату балансировки 2.7v 500F, с током балансировки до 1 А и индикацией начала балансировки https://aliexpress.ru/item/item/33010516886.html и дополнительные 6 конденсаторов 2.7v 500F https://aliexpress.ru/item/item/32956562880.html, чтобы запараллелить с уже имеющимися с целью увеличения емкости.
Вот они:

Припаяв новые конденсаторы к этой плате, я провел тестирование полученного модуля.
Сама плата балансировки оказалась на редкость качественной, напряжение на каждой из 6-ти ячеек она держала одинаковым с точностью до сотых вольта! А вот емкость черных конденсаторов опять оказалась меньше, примерно такой же, как и у синих, на уровне 300 фарад вместо номинальных пятисот. Но я был уже морально подготовлен к этому и даже не очень расстроился)
Теперь надо прикинуть, как впихнуть 12 конденсаторов в коробочку, которую я подобрал ориентируясь только на один модуль из 6 конденсаторов. Оказалось, сделать это можно!

Но пришлось пожертвовать одной из плат балансировки, думаю вы догадались какой). А также высота корпуса для единственно возможного вертикального размещения 12 конденсаторов оказалась недостаточной – крышка не закрывалась. Как была решена эта проблема, наверно сразу понятно из заглавного фото к обзору.

Приступаем к сборке

Из-за очень плотной компоновки место для монтажа разъемов EC5 было только с торцов корпуса, в нишах между наплывами для крепления крышки. С EC5, пожалуй, и начнем.
Убираем лишнее с наплыва резьбовой втулки при помощи осциллятора. Никаким другим инструментом туда попросту не подлезть. Делаем отверстия под фишку разъема и примеряем:

После припайки проводов в гильзы разъема монтируем его, используя штатную резьбовую втулку корпуса. Головка винта не дает перемещаться разъему внутрь корпуса, а гайка фиксирует разъем от выпадения из корпуса:

Для надежности я еще зафиксировал эти места клеем-гелем, а также приклеил сам разъем к боковой стенке корпуса.
C помощью «третьей руки» припаяем провода в гильзы EC5. В прошлом обзоре я делал это мини-горелкой. Но паять два провода в одну фишку горелкой неудобно, поэтому использовал мощный советский 100-ваттный паяльник). Силовые провода те же, ПуГВ (ПВ3) сечением 10 мм², зарядные провода сечением 4 мм². Монтируем разъемы EC5 в посадочные места, формуем и протягиваем провода. Конденсаторы будут соединяться по схеме 6S2P, поэтому силовой провод на конце распускаем на 2 одинаковые по толщине части для подключения каждого из 2-х модулей. Из электрокартона вырезаем полосу и делаем отверстия под выводы конденсаторов. Да, есть материалы и получше электрокартона, тут я спорить не буду. Присоединение дополнительных 6-ти конденсаторов делается при помощи скобок из 4 мм² провода, вверху они сложены образуя удвоенное сечение 8 мм². Разрядив предварительно ионисторы, начинаем их паять:

После завершения покрываем места пайки электроизоляционным лаком, наклеиваем термоскотч и нижняя часть джамп стартера готова. Зарядим сборку до 16.2 вольт и проверим как работает балансировка. Хотя в описании платы стоит 2.7v 500F, составные ионисторы большей емкости она тоже неплохо балансирует. Напряжение на каждом элементе примерно одинаковое 2,65±0,1V, что меня вполне устроило. Также надо отметить, что при высоком токе балансировки силовые элементы платы (нижний ряд на фото) достаточно сильно греются:

Перед изготовлением верхней половины джамп стартера (крышки) еще раз проводим полевые испытания нижней половины на автомобиле и убеждаемся, что все работает нормально. Двигатель теперь запускается как с разряженной до 7.1 вольт АКБ, так и без нее. Зарядка конденсаторов от такой разряженной АКБ идет нормально, хотя и несколько медленнее.

На фото выше виден повышающе-понижающий преобразователь (DC/DC step up / step down сonverter) c заявленной макс. мощностью 80 Вт, который используется для зарядки джамп стартера до 16 вольт от разряженной АКБ. На него есть обзор уважаемого kirich. Выходной ток (ток заряда ионисторов, в нашем случае) можно регулировать от 0 до 10 А, я остановился на 4 А. При таком токе в конце заряда ионисторов преобразователь будет развивать мощность порядка 65 Вт (16 В х 4 А) и радиаторы на силовых ключах преобразователя будут существенно греться. Потребляемый ток от разряженной АКБ будет еще выше (65 Вт делим на напряжение АКБ) и ее напряжение просядет на 1-2 вольта. Чтобы сократить время заряда ионисторов еще на одну или две минуты, ток заряда можно сделать и больше, но надо учитывать, что не всякий источник питания помимо АКБ, потянет столько ватт. Также ток заряда не следует слишком задирать еще по одной причине. В своем обзоре kirich упоминал, что преобразователь после прогрева поднимал напряжение на выходе из-за того, что резисторы цепи обратной связи и подстроечный резистор не прецизионные и «уходят» от нагрева. А это может привести к перезаряду ионисторов.

Для эффективного отвода тепла от преобразователя и платы балансировки в корпусе с такой плотной компоновкой компонентов, я решил сделать активное охлаждение. Оно будет размещено в крышке джамп стартера.

Изготовление крышки

Для надежности из преобразователя выпаиваем клеммники и на их место припаиваем провода. В боковую стенку крышки устанавливаем вольтметр с выключателем:

Активное охлаждение будет обеспечивать 5-ти вольтовая турбинка с какого-то ноутбука. Как видим ниже, она по размеру не входит в крышку, пришлось убрать лишнее. На Али можно найти подобные кулеры разных размеров, в том числе и под такую крышку. Вот, например https://aliexpress.ru/item/item/32510837317.html Но поскольку этот кулер уже был у меня в наличии, я его и поставил. В крышку заплавляем паяльником резьбовые втулки для крепления платы преобразователя. Торцевую стенку крышки частично убираем для отвода воздушного потока от кулера.

Временно прикрутив плату, делаем крышку для отвода воздушного потока из корпуса. Для удобства наблюдения за платой я решил сделать ее из прозрачного пластика. Размечаем, сверлим отверстия под винты крепления крышки и крутилки резисторов настройки, выпиливаем вырезы под крепления двух частей корпуса. Проклеиваем стыки тканевой лентой с ворсом Tesa, прикручиваем плату к крышке корпуса по диагонали и также прикручиваем крышку самой платы на фиксатор резьбы (красный).

Для удобства работы я сделал обе половины корпуса разделяемыми, соединив провода автоклеммами. Со входа зарядки в крышку приходит плюс и минус. С этих проводов сделал отвод на понижайку, которая подает 5 вольт в кулер. Понижайку я смонтировал на автоскотч 3М. С выхода преобразователя идет плюс и минус на ионисторы. С этих проводов сделал отвод на вольтметр через выключатель. Объединять минусовой провод нельзя, т.к. в преобразователе датчик тока стоит в цепи минуса. Ниже готовая крышка:

Как я уже говорил ранее, из-за дополнительных 6-ти конденсаторов крышка не закрывается. Придется делать проставку между верхней и нижней частями корпуса. Не мудрствуя лукаво, вырежем ее из боковой стенки старого системника с помощью ножниц по металлу. Вентиляционные отверстия располагаются со стороны греющихся элементов платы балансировки. Вторая проставка без отверстий, с тем чтобы воздух проходил только в нужной области.
Схема работы активного охлаждения: воздух всасывается в корпус через отверстия в передней проставке, проходит над силовыми ключами платы балансировки в турбину кулера, далее продувает плату преобразователя и выходит через торец крышки.

На этом джамп стартер готов. Можно соединять две половины и пользоваться.

Схема джамп стартера:

Но перед использованием его нужно настроить.

Настройка

Подключаем вход преобразователя к регулируемому БП и устанавливаем на БП нижний порог напряжения от которого должен заряжаться джамп стартер. Я поставил 6 вольт. На ненастроенной плате преобразователя при этом будет гореть красный светодиод «fault». Крутим подстроечник UV-SET против часовой стрелки до тех пор, пока на плате не загорится зеленый светодиод. Подключаем вольтметр к выходу платы и подстроечником V-SET ставим 16.1 вольт. Подключаем амперметр в режиме измерения больших токов к выходу платы и подстроечником СС-SET ставим 4 ампер. Осталось проверить как идет зарядка ионисторов во всем диапазоне напряжений от 7 до 35 вольт.

Результат проекта

DIY джамп стартер на суперконденсаторах (ионисторах)
Характеристики

— номинальное выходное напряжение 16 вольт
— емкость 95 фарад
— энергия 12,2 килоджоулей
— заряд до 16 вольт от любого источника постоянного тока напряжением 7-35 вольт
— индикация выходного напряжения
— активное охлаждение встроенного step up / step down преобразователя и силовых ключей платы балансировки

Возможности

— Гарантированный запуск автомобилей с бензиновым двигателем ≤1.6 л и стартером ≤1.4 КВт, как с разряженным (≥7.1 В) аккумулятором, так и без аккумулятора вообще. Запуск более мощных автомобилей также возможен, но на практике не проверялся.
— Возможность поездок на автомобиле без АКБ при необходимости (например, если АКБ была украдена или вышла из строя). Это безопасно для электрооборудования автомобиля, т.к. подключенный к бортовой сети суперконденсатор является сглаживающим фильтром (буфером) для работающего генератора. Для таких поездок желательно использовать адаптер к проводам АКБ автомобиля вместо стартовых проводов с крокодилами.
— Не требует никакого обслуживания.
— Морозоустойчивый.
— Безопасен при хранении и эксплуатации.
— Может храниться в машине полностью разряженным.
— Заряжается от нуля до рабочего напряжения за несколько минут — даже от полностью разряженной АКБ.

Джамп стартер входит в такой портативный набор для гарантированного запуска двигателя в случае разрядки АКБ:

Также в этот набор входят:
— Стандартные стартовые провода сечением 5,26 мм2 (10AWG) с диодами;
— Усиленные стартовые провода сечением 10 мм2 — обзор;
— Кабель заряда джамп стартера от прикуривателя;
— Кейс.

Запуск автомобиля без АКБ с помощью этого джамп стартера.

Тестовый автомобиль с бензиновым двигателем 1.6 л и стартером 1.4 КВт.

Спасибо за просмотр этого обзора и да обойдут вас все проблемы с аккумуляторами стороной!

Обзор системы гарантированного запуска автомобиля на базе этого джамп стартера — mysku.ru/blog/diy/78611.html

Для тех, кто хочет большего

Какой емкости суперконденсаторы используются для изготовления джамп стартера, и сколько их нужно?

Типовое рабочее напряжение одного ионистора 2.7 вольт. Поэтому для повышения напряжения одинаковые ионисторы соединяют в сборке последовательно. Но суммарная емкость при этом уменьшается (емкость одного ионистора делим на их количество в сборке). А сколько вообще фарад нужно для запуска двигателя? Профессор Валеев приводит такие данные для конденсатора 12 вольт:

Так, емкость в 10 – 50 фарад можно использовать в качестве хорошего «помощника» для аккумулятора при запуске стартера, когда он потребляет максимальный, пиковый ток. Это позволит обеспечить более щадящий режим эксплуатации аккумулятора и продлевает срок его службы.
Емкость в 50 – 300 фарад позволяет завести двигатель автомобиля без аккумулятора, но нуждается в
таковом для последующей быстрой подзарядки, например, в случае неудачного запуска. В течение
нескольких минут эта емкость заряжается даже от очень слабого аккумулятора (который самостоятельно не смог бы запустить двигатель) и снова готова к очередному запуску.

Сколько это все стоит?

Лучшие на рынке суперконденсаторы производит компания Maxwell Technologies (США). Недавно ее купила компания TESLA. “I’m a big fan of ultracapacitors”, признается Илон Маск в своем твиттере. Суперконденсаторы были темой докторской диссертации Маска в Стэнфордском университете. Во время выступления на Cleantech Forum, отвечая на вопрос, на чем будет ездить транспорт будущего, Маск заявил: “If I were to make a prediction, I’d think there’s a good chance that it is not batteries, but super-capacitors.” Ну что же, поживем-увидим)
Текущие цены и доступность продукции Maxwell совсем не радуют. Модели 360-650 фарад сняты с производства, на Ebay можно найти вроде бы оригинальные BCAP0650 2.7V 650F за $25.00/шт. У официального дистрибьютора Maxwell в наличии есть только 2.7V 3000F за $50.77/шт.

Из таких 3000Ф ионисторов можно собрать уже полноценную замену АКБ, как пишет проф. Валеев:

Емкости более 400 фарад можно использовать вообще без аккумулятора, а для поддержки заряда и питания слабосильных потребителей во время стоянки, питать их от источников в 5 – 10 А ч.
Емкость в 1000 и более фарад, если таковые у кого-то появятся, могут хранить достаточный уровень заряда продолжительное время, сравнимое со стандартной аккумуляторной батареей и могут таковую заменить по всем параметрам. При том, что срок эксплуатации конденсаторов более 10 лет.

Итак, как мы видим, собрать из максвеллов даже скромный 70Ф джамп стартер получится достаточно накладно. Поэтому для первого опыта и решено было остановиться на бюджетных noname конденсаторах 2.7v 500F.

Какое рабочее напряжение суперконденсаторного модуля оптимально?

Из 5 конденсаторов 500 фарад каждый получится модуль 100 фарад 13.5 вольт. Из 6 таких конденсаторов соответственно 83 фарад 16.2 вольт. Первый вариант кажется более привлекательным – он дешевле и емкость больше. Но в нем есть 2 проблемы.
— 13.5 вольтовую сборку нельзя подключать напрямую к АКБ, т.к. напряжение бортсети после запуска двигателя будет в районе 14.5 вольт. А 16 вольт для более-менее современного автомобильного электрооборудования не является проблемой.
— Энергии в 13.5В конденсаторе будет меньше, чем в 16.2В. Несмотря на более высокую емкость!

Нужна ли балансировка?

Да, обязательно. Ионисторы имеют значительный разброс по емкости и току утечки. Без балансира это может привести к выходу из строя одного или нескольких конденсаторов в сборке из-за превышения номинального напряжения на элементе в последовательном соединении.

Как измерить реальную емкость суперконденсаторов?

Обычным мультиметром этого не получится сделать, т.к. его максимальная измеряемая емкость обычно ограничена десятком миллифарад. Ее можно посчитать, например, через ток и время разряда, как это сделал уважаемый Maksus в своём обзоре. Фирма Maxwell использует аналогичный принцип в своей методике измерения емкости, воспроизвести которую в домашних условиях вряд ли возможно. Не имея специализированного оборудования, емкость также можно определить с помощью электронной нагрузки, через напряжение и отданную энергию разряда, как это сделал я. Но из-за ограничения электронной нагрузки по мощности значение емкости получится заниженным — Maxwell рекомендует ток разряда 100mA/F, т.е. конденсатор 100 фарад 16 вольт нужно разряжать током 10 ампер, а моя нагрузка имеет потолок всего 30 ватт. Ниже результаты моих измерений на электронной нагрузке с четырехпроводным подключением ZKETECH EBD-M05:

Разряд до половинного напряжения, с 16 до 8 вольт.

Разряд до минимального напряжения, с 16 до 0,7 вольт.
До нуля разрядить на нагрузке конденсаторы не получится из-за эффекта, который называется диэлектрическая абсорбция.

Бонус

Также в комментариях к обзору про стартовые провода, спрашивали, сможет ли суперконденсаторный джамп стартер завести дизельный авто с двигателем 2 литра с севшим аккумулятором в 20 градусный мороз с холодным двигателем и прогревом свечей накала? Думаю, что джамп стартер с этим модулем – точно сможет!

Какой емкости нужен конденсатор, чтобы вставить его в розетку?

Как рассчитать емкость гасящего конденсатора простого блока питания

Блок питания с гасящим конденсатором представляет собой простейший вариант запитать какое нибудь маломощное устройство.

При всей своей простоте он имеет и два минуса:
1. Он гальванически связан с сетью! потому такие БП используются там, где нет вероятности прикосновения к контактам.
2. Такой Бп имеет не очень большой выходной ток. При увеличении выходного тока надо увеличивать емкость гасящего конденсатора и его габариты становятся существенными.

Внимание, будьте очень аккуратны, не прикасайтесь к контактам этого БП когда он включен.

Простейшая схема данного БП выглядит так:

Как можно увидеть из схемы, последовательно с сетью стоит конденсатор. Он то и является балластом,, на котором гасится часть напряжения.
Конденсатор не пропускает постоянный ток, но так как в сети переменный и конденсатор в итоге постоянно перезаряжется, то и получается, что в таком случае ток на выходе есть. Причем сила тока напрямую зависит от емкости конденсатора.

Собственно потому для расчета емкости конденсатора необходимо знать как минимум выходной ток нашего будущего БП, причем надо учесть и потребление стабилизатора, обычно это несколько мА.

И так. Есть две формулы, сложная и простая.
Сложная – подходит для расчета при произвольном выходном напряжении.
Простая – подходит в ситуациях, когда выходное напряжение не более 10% от входного.
I – выходной ток нашего БП
Uвх – напряжение сети, например 220 Вольт
Uвых – напряжение на выходе БП (или до стабилизаторе если такой есть), например 12 Вольт.
С – собственно искомая емкость.

Например я хочу сделать БП с выходным током до 150мА. Пример схемы приведен выше, вариант применения – радиопульт с питанием 5 Вольт + реле на 12 Вольт.
Подставляем наши 0.15 Ампера и получаем емкость 2.18мкФ, можно взять ближайший номинал из стандартных – 2,2мкФ, ну или "по импортному" – 225.

Все как бы вроде хорошо, схема простая, но есть несколько минусов, которые надо исключить:
1. Бросок тока при включении может сжечь диодный мост.
2. При выходе из строя конденсатора может быть КЗ
3. Если оставить как есть, то вполне можно получить разряд от входного конденсатора, так как на нем может долго присутствовать напряжение даже после отключения БП от сети.
4. При снятии нагрузки напряжение на конденсаторе до стабилизатора поднимется до довольно большого значения.

Решения:
1. Резистор R1 последовательно с конденсатором
2. Предохранитель 0.5 Ампера.
3. Резистор R2 параллельно конденсатору.
4. Супрессор на 12 Вольт параллельно конденсатору после диодного моста. Я не рекомендую здесь использовать стабилитроны, супрессоры рассчитаны на большую мощность рассеивания и схема будет работать надежнее.

На схеме красным цветом я выделил новые компоненты, синим – небольшое дополнение в виде светодиода.

Но гасящие конденсаторы используют часто и в дешевых светодиодных лампах. Это плохо, так как у таких ламп меньше надежность и часто высокие пульсации света.
Ниже упрощенный вариант схемы такой лампы.

Попробуем рассчитать емкость для такого применения, но так как напряжение на выходе будет явно больше чем 1/10 от входного, то применим первую формулу.
В качестве выходного напряжения я заложил 48 Вольт, 16 светодиодов по 3 Вольта на каждом. Конечно это все условно, но близко к реальности.
Ток – 20мА, типичный максимальный ток для большинства индикаторных светодиодов.

У меня вышло, что необходим конденсатор емкостью 0.298 мкФ. Ближайший из распространенных номиналов – 0.27 или 0.33мкФ. Первый встречается гораздо реже, а второй уже будет давать превышение тока, потому можно составить конденсатор из двух параллельных, например по 0.15мкФ. При параллельном включении емкость складывается.

С емкостью разобрались, осталось еще пара моментов:
1. Напряжение конденсатора
2. Тип конденсатора.

С напряжением все просто, можно применить конденсатор на 400 Вольт, но надежнее на 630, хоть они и имеют больше размер.

С типом чуть сложнее. Для такого применения лучше использовать конденсаторы, которые изначально предназначены для такого использования, например К73-17, CL21, X2
На фото конденсатор CL21

А это более надежный вариант, не смотрите что на нем указано 280 Вольт, у него это значение переменного действующего напряжения и он будет работать надежнее, чем К73-17 или CL21.

Такие конденсаторы могут выглядеть и так

А вот теперь можно еще раз внимательно посмотреть, что надо для того, чтобы собрать такой "простой" блок питания и решить, нужен ли он.
В некоторых ситуациях да, он поможет, но он имеет кучу минусов, потому на мой взгляд лучше применить просто небольшой импульсный блок питания, который уже имеет стабилизированное выходное напряжение, гальваническую изоляцию и больший выходной ток.
Как пример таких блоков питания я могу дать ссылку на подробный обзор четырех вариантов, с тестами, схемами и осмотров.

Но можно поступить еще лучше. Сейчас получили распространение монолитные блоки питания. По сути кубик, в котором находится миниатюрный БП
Например HLK-PM01 производства Hi-link, стоимостью около двух долларов за штуку.

Или их китайский аналог TSP-05 производства Tenstar robot. Они немного дешевле, 1.93 доллара за штуку.
Практика показала, что качество у них сопоставимое.

Как я писал выше, они представляют из себя импульсный Бп в модульном исполнении. БП в пластмассовом корпусе залитый эпоксидной смолой.
Выпускаются на разные напряжения и способны поддерживать его на довольно стабильном уровне.

Внутренности поближе, на фото вариант от Hi-link

На этом вроде все. Надеюсь, что статья была полезна, постараюсь и в будущем находить интересные темы. Также интересны пожелания, что хотелось бы видеть в рубрике – Начинающим.

Соединение конденсаторов

Как правильно соединять конденсаторы?

У многих начинающих любителей электроники в процессе сборки самодельного устройства возникает вопрос: “Как правильно соединять конденсаторы?”

Казалось бы, зачем это надо, ведь если на принципиальной схеме указано, что в данном месте схемы должен быть установлен конденсатор на 47 микрофарад, значит, берём и ставим. Но, согласитесь, что в мастерской даже заядлого электронщика может не оказаться конденсатора с необходимым номиналом!

Похожая ситуация может возникнуть и при ремонте какого-либо прибора. Например, необходим электролитический конденсатор ёмкостью 1000 микрофарад, а под рукой лишь два-три на 470 микрофарад. Ставить 470 микрофарад, вместо положенных 1000? Нет, это допустимо не всегда. Так как же быть? Ехать на радиорынок за несколько десятков километров и покупать недостающую деталь?

Как выйти из сложившейся ситуации? Можно соединить несколько конденсаторов и в результате получить необходимую нам ёмкость. В электронике существует два способа соединения конденсаторов: параллельное и последовательное.

В реальности это выглядит так:

Также можно комбинировать параллельное и последовательное соединение. Но на практике вам вряд ли это пригодиться.

Как рассчитать общую ёмкость соединённых конденсаторов?

Помогут нам в этом несколько простых формул. Не сомневайтесь, если вы будете заниматься электроникой, то эти простые формулы рано или поздно вас выручат.

Общая ёмкость параллельно соединённых конденсаторов:

С₁ – ёмкость первого;

С₂ – ёмкость второго;

С₃ – ёмкость третьего;

С_N – ёмкость N-ого конденсатора;

C_общ – суммарная ёмкость составного конденсатора.

Как видим, при параллельном соединении ёмкости нужно всего-навсего сложить!

Внимание! Все расчёты необходимо производить в одних единицах. Если выполняем расчёты в микрофарадах, то нужно указывать ёмкость C₁, C₂ в микрофарадах. Результат также получим в микрофарадах. Это правило стоит соблюдать, иначе ошибки не избежать!

Чтобы не допустить ошибку при переводе микрофарад в пикофарады, а нанофарад в микрофарады, необходимо знать сокращённую запись численных величин. Также в этом вам поможет таблица. В ней указаны приставки, используемые для краткой записи и множители, с помощью которых можно производить пересчёт. Подробнее об этом читайте здесь.

Ёмкость двух последовательно соединённых конденсаторов можно рассчитать по другой формуле. Она будет чуть сложнее:

Внимание! Данная формула справедлива только для двух конденсаторов! Если их больше, то потребуется другая формула. Она более запутанная, да и на деле не всегда пригождается

Или то же самое, но более понятно:

Если вы проведёте несколько расчётов, то увидите, что при последовательном соединении результирующая ёмкость будет всегда меньше наименьшей, включённой в данную цепочку. Что это значить? А это значит, что если соединить последовательно конденсаторы ёмкостью 5, 100 и 35 пикофарад, то общая ёмкость будет меньше 5.

В том случае, если для последовательного соединения применены конденсаторы одинаковой ёмкости, эта громоздкая формула волшебным образом упрощается и принимает вид:

Здесь, вместо буквы M ставиться количество конденсаторов, а C₁ – его ёмкость.

Стоит также запомнить простое правило:

При последовательном соединении двух конденсаторов с одинаковой ёмкостью результирующая ёмкость будет в два раза меньше ёмкости каждого из них.

Таким образом, если вы последовательно соедините два конденсатора, ёмкость каждого из которых 10 нанофарад, то в результате она составит 5 нанофарад.

Не будем пускать слов по ветру, а проверим конденсатор, замерив ёмкость, и на практике подтвердим правильность показанных здесь формул.

Возьмём два плёночных конденсатора. Один на 15 нанофарад (0,015 мкф.),а другой на 10 нанофарад (0,01 мкф.) Соединим их последовательно. Теперь возьмём мультиметр Victor VC9805+ и замерим суммарную ёмкость двух конденсаторов. Вот что мы получим (см. фото).

Ёмкость составного конденсатора составила 6 нанофарад (0,006 мкф.)

А теперь проделаем то же самое, но для параллельного соединения. Проверим результат с помощью того же тестера (см. фото).

Как видим, при параллельном соединении ёмкость двух конденсаторов сложилась и составляет 25 нанофарад (0,025 мкф.).

Что ещё необходимо знать, чтобы правильно соединять конденсаторы?

Во-первых, не стоит забывать, что есть ещё один немаловажный параметр, как номинальное напряжение.

При последовательном соединении конденсаторов напряжение между ними распределяется обратно пропорционально их ёмкостям. Поэтому, есть смысл при последовательном соединении применять конденсаторы с номинальным напряжением равным тому, которое имеет конденсатор, взамен которого мы ставим составной.

Если же используются конденсаторы с одинаковой ёмкостью, то напряжение между ними разделится поровну.

Для электролитических конденсаторов.

При соединении электролитических конденсаторов (электролитов) строго соблюдайте полярность! При параллельном соединении всегда подключайте минусовой вывод одного конденсатора к минусовому выводу другого,а плюсовой вывод с плюсовым.

В последовательном соединении электролитов ситуация обратная. Необходимо подключать плюсовой вывод к минусовому. Получается что-то вроде последовательного соединения батареек.

Также не забывайте про номинальное напряжение. При параллельном соединении каждый из задействованных конденсаторов должен иметь то номинальное напряжение, как если бы мы ставили в схему один конденсатор. То есть если в схему нужно установить конденсатор с номинальным напряжением на 35 вольт и ёмкостью, например, 200 микрофарад, то взамен его можно параллельно соединить два конденсатора на 100 микрофарад и 35 вольт. Если хоть один из них будет иметь меньшее номинальное напряжение (например, 25 вольт), то он вскоре выйдет из строя.

Желательно, чтобы для составного конденсатора подбирались конденсаторы одного типа (плёночные, керамические, слюдяные, металлобумажные). Лучше всего будет, если они взяты из одной партии, так как в таком случае разброс параметров у них будет небольшой.

Конечно, возможно и смешанное (комбинированное) соединение, но в практике оно не применяется (я не видел

Тем же, кто не на шутку увлёкся электроникой непременно надо знать, как правильно соединять резисторы и рассчитывать их общее сопротивление!

Box77 › Блог › Основы автоэлектрики. Часть5. Электрическая ёмкость и конденсаторы

Сегодня мы коснёмся темы накопителей заряда, именуемых конденсаторами.

Конденсатор — пассивный электронный компонент, состоящий из двух полюсов, накапливающий заряд.

Электрическая ёмкость — это отношение электрического заряда к разности потенциалов между полюсами конденсатора (или иного другого электронного компонента). Единица измерения — Фарад и его производные (пикоФарад, наноФарад, микроФарад). Обозначается ёмкость латинской буквой С.

Мы уже обсуждали, что ток — это есть скорость перемещения заряда, а напряжение — это разность потенциалов. Мы всегда удобно проводить некие параллели, поэтому напряжение ассоциируется с разницей давления в жидкости или газе, а ток — с объёмной скоростью жидкости или газа. Поэтому конденсатор можно представить себе как некий сосуд, который наполняют жидкостью или газом давлением, которое выше чем в сосуде. Наполнение сосуда будет происходить до тех пор, пока давление подачи не уровняется с давлением в сосуде. Так и работает конденсатор: по мере наполнения зарядом растет напряжение. Чем ближе будет напряжение в конденсаторе к напряжению заряжающего источника, тем меньше будет скорость заряда. Это аналогично тому, как наполняется сосуд. Если мы заполнили сосуд, затем открыли кран у него — ток начинает утекать, тем самым снижая количество заряда и понижая напряжение.

Если рассматривать провод или резистор как трубу, а конденсатор — как сосуд, многое становится понятно на интуитивном уровне. Ну, и проще понять реактивные сопротивления, о которых мы говорили ранее. Но надо понимать, что сосуд — это сосуд, а конденсатор — это конденсатор=)

Итак, в простейшем виде конденсатор представляет собой две параллельные пластины, между которыми находится некий диэлектрик. Самый простой диэлектрик — это воздух. Конечно, сегодня воздушные конденсаторы уже и не встретить, но я ещё несколько лет назад использовал переменный воздушный конденсатор для сборки радиоприёмника=) Правда, в этом конденсаторе пластин было гораздо больше двух, и выглядел примерно вот так:

Вращая ручку, можно было изменять значение электрической ёмкости.

На, а вот так обычно представляют простейший конденсатор:

В случае такого конденсатора ёмкость вычисляется следующим образом:

Сегодня конденсаторов огромное множество. Наиболее популярные — керамические, электролитические и танталовые. Отличие последних двух в том, что они полярны, и крайне не рекомендую включать их в схему обратной полярностью=)

Основными параметрами конденсатора являются:
— Электрическая ёмкость,
— Максимально допустимое напряжение на его обкладках (немаловажный параметр, при подачи бОльшего напряжения можно увидеть много весёлых, но крайне не безопасных эффектов:-), особенно на конденсаторах большой ёмкости),
— Полярность (т.е. полярный или неполярный),
— Допустимые отклонения от номинального значения ёмкости (обычно в процентах),
— Диапазон рабочих температур,
— Тип корпуса.

Полярность, допустимые отклонения и диапазон температур напрямую зависят от применяемого диэлектрика. Как правило, конденсаторы большой ёмкости — электролитические, т.е. в качестве диэлектрика — электролит. А электролитические конденсаторы по физике процессов сильно напоминают всем знакомые свинцово-кислотные аккумуляторы и аналогично им имеют полярность, что приводит к некоторым ограничениям. Кроме того, они имеют свойство высыхать. И именно они являются частой причиной выхода из строя бытовой и промышленной электроники, в результате чего страдают и иные компоненты. Выглядят электролитические конденсаторы так:

Танталовые конденсаторы были некогда призваны заменить электролитические, но и те имеют ряд ограничений и так и не достигли приличных ёмкостей. Кроме того, взрываются они не менее весело=) Выглядят они вот так:

Спешу обрадовать, что развитие электроники не стоит на месте и сегодня вполне можно приобрести обычные керамические конденсаторы с ёмкостью, сравнимой с танталовыми, а некоторые достигают ёмкости 330 мкФ при допустимом напряжении в 4 В. И это всё в малом чип-корпусе 1206!
Кстати, размеры основных корпусов чип-конденсаторов:

Ну, и не все конденсаторы в чипах, поэтому существуют и выводные конденсаторы:

Причина такому прорыву — отличный диэлектрик под кодовым названием X5R. 330 мкФ при 4В — не густо конечно. Но на большие напряжения ёмкости также достигли впечатляющих значений — на те же 16В найти 100 мкФ не проблема, на 25 В — на 22 мкФ, на 35-50 В пока не больше 10 мкФ. Тем не менее, во многих и многих приложениях электроники появляется возможность отказаться от электролитов и танталов.

Вернемся к основным свойствам. Если рассматривать глубже, то параметров конденсаторов гораздо больше:
— Температурная зависимость параметров,
— Входное сопротивление (ESR),
— Внутреннее сопротивление,
— Время наработки на отказ (очень интересный параметр, которому реально посвятить целую статью),
— многие другие.

Расписывать здесь все детали не вижу смысла, так эти параметры важны тем, кто глубоко занимается электроникой. Тем не менее счел важным упомянуть о них. Кому захочется капнуть — можно порыться в сети.

Помимо указанных выше конденсаторов следует немного сказать о плёночных конденсаторах. Выглядят они вот так:

Их основное отличие от предыдущих — это поражающая надежность и способность работать в силовых цепях, особенно в цепях с высоким напряжением.

Наверное, сегодня краткого обзора будет достаточно. О применении конденсаторов поговорим в следующих статьях.

В прошлой статье писал, но и здесь напомню, что конденсаторы на схемах обозначаются так:

На сим всё;)
Продолжение следует=)
___________________________________________________________________________

Как рассчитать емкость гасящего конденсатора простого блока питания

Блок питания с гасящим конденсатором представляет собой простейший вариант запитать какое нибудь маломощное устройство.

При всей своей простоте он имеет и два минуса:
1. Он гальванически связан с сетью! потому такие БП используются там, где нет вероятности прикосновения к контактам.
2. Такой Бп имеет не очень большой выходной ток. При увеличении выходного тока надо увеличивать емкость гасящего конденсатора и его габариты становятся существенными.

Внимание, будьте очень аккуратны, не прикасайтесь к контактам этого БП когда он включен.

Простейшая схема данного БП выглядит так:

Как можно увидеть из схемы, последовательно с сетью стоит конденсатор. Он то и является балластом,, на котором гасится часть напряжения.
Конденсатор не пропускает постоянный ток, но так как в сети переменный и конденсатор в итоге постоянно перезаряжется, то и получается, что в таком случае ток на выходе есть. Причем сила тока напрямую зависит от емкости конденсатора.

Собственно потому для расчета емкости конденсатора необходимо знать как минимум выходной ток нашего будущего БП, причем надо учесть и потребление стабилизатора, обычно это несколько мА.

И так. Есть две формулы, сложная и простая.
Сложная – подходит для расчета при произвольном выходном напряжении.
Простая – подходит в ситуациях, когда выходное напряжение не более 10% от входного.
I – выходной ток нашего БП
Uвх – напряжение сети, например 220 Вольт
Uвых – напряжение на выходе БП (или до стабилизаторе если такой есть), например 12 Вольт.
С – собственно искомая емкость.

Например я хочу сделать БП с выходным током до 150мА. Пример схемы приведен выше, вариант применения – радиопульт с питанием 5 Вольт + реле на 12 Вольт.
Подставляем наши 0.15 Ампера и получаем емкость 2.18мкФ, можно взять ближайший номинал из стандартных – 2,2мкФ, ну или "по импортному" – 225.

Все как бы вроде хорошо, схема простая, но есть несколько минусов, которые надо исключить:
1. Бросок тока при включении может сжечь диодный мост.
2. При выходе из строя конденсатора может быть КЗ
3. Если оставить как есть, то вполне можно получить разряд от входного конденсатора, так как на нем может долго присутствовать напряжение даже после отключения БП от сети.
4. При снятии нагрузки напряжение на конденсаторе до стабилизатора поднимется до довольно большого значения.

Решения:
1. Резистор R1 последовательно с конденсатором
2. Предохранитель 0.5 Ампера.
3. Резистор R2 параллельно конденсатору.
4. Супрессор на 12 Вольт параллельно конденсатору после диодного моста. Я не рекомендую здесь использовать стабилитроны, супрессоры рассчитаны на большую мощность рассеивания и схема будет работать надежнее.

На схеме красным цветом я выделил новые компоненты, синим – небольшое дополнение в виде светодиода.

Но гасящие конденсаторы используют часто и в дешевых светодиодных лампах. Это плохо, так как у таких ламп меньше надежность и часто высокие пульсации света.
Ниже упрощенный вариант схемы такой лампы.

Попробуем рассчитать емкость для такого применения, но так как напряжение на выходе будет явно больше чем 1/10 от входного, то применим первую формулу.
В качестве выходного напряжения я заложил 48 Вольт, 16 светодиодов по 3 Вольта на каждом. Конечно это все условно, но близко к реальности.
Ток – 20мА, типичный максимальный ток для большинства индикаторных светодиодов.

У меня вышло, что необходим конденсатор емкостью 0.298 мкФ. Ближайший из распространенных номиналов – 0.27 или 0.33мкФ. Первый встречается гораздо реже, а второй уже будет давать превышение тока, потому можно составить конденсатор из двух параллельных, например по 0.15мкФ. При параллельном включении емкость складывается.

С емкостью разобрались, осталось еще пара моментов:
1. Напряжение конденсатора
2. Тип конденсатора.

С напряжением все просто, можно применить конденсатор на 400 Вольт, но надежнее на 630, хоть они и имеют больше размер.

С типом чуть сложнее. Для такого применения лучше использовать конденсаторы, которые изначально предназначены для такого использования, например К73-17, CL21, X2
На фото конденсатор CL21

А это более надежный вариант, не смотрите что на нем указано 280 Вольт, у него это значение переменного действующего напряжения и он будет работать надежнее, чем К73-17 или CL21.

Такие конденсаторы могут выглядеть и так

А вот теперь можно еще раз внимательно посмотреть, что надо для того, чтобы собрать такой "простой" блок питания и решить, нужен ли он.
В некоторых ситуациях да, он поможет, но он имеет кучу минусов, потому на мой взгляд лучше применить просто небольшой импульсный блок питания, который уже имеет стабилизированное выходное напряжение, гальваническую изоляцию и больший выходной ток.
Как пример таких блоков питания я могу дать ссылку на подробный обзор четырех вариантов, с тестами, схемами и осмотров.

Но можно поступить еще лучше. Сейчас получили распространение монолитные блоки питания. По сути кубик, в котором находится миниатюрный БП
Например HLK-PM01 производства Hi-link, стоимостью около двух долларов за штуку.

Или их китайский аналог TSP-05 производства Tenstar robot. Они немного дешевле, 1.93 доллара за штуку.
Практика показала, что качество у них сопоставимое.

Как я писал выше, они представляют из себя импульсный Бп в модульном исполнении. БП в пластмассовом корпусе залитый эпоксидной смолой.
Выпускаются на разные напряжения и способны поддерживать его на довольно стабильном уровне.

Внутренности поближе, на фото вариант от Hi-link

На этом вроде все. Надеюсь, что статья была полезна, постараюсь и в будущем находить интересные темы. Также интересны пожелания, что хотелось бы видеть в рубрике – Начинающим.

Электроника для всех

Блог о электронике

Конденсаторное питание

Что то часто меня стали спрашивать как подключить микроконтроллер или какую низковольтную схему напрямую в 220 не используя трансформатор. Желание вполне очевидное — трансформатор, пусть даже и импульсный, весьма громоздок. И запихать его, например, в схему управления люстрой размещенной прям в выключателе не получится при всем желании. Разве что нишу в стене выдолбить, но это же не наш метод!

Тем не менее простое и очень компактное решение есть — это делитель на конденсаторе.

Правда конденсаторные блоки питания не имеют развязки от сети, поэтому если вдруг в нем что нибудь перегорит, или пойдет не так, то он запросто может долбануть тебя током, или сжечь твою квартиру, ну а комп угробить это вообще за милое дело, в общем технику безопасности тут надо чтить как никогда — она расписана в конце статьи. В общем, если я тебя не убедил что бестрансформаторные блоки питания это зло — то сам себе злой Буратино, я тут не причем. Ну ладно, ближе к теме.

Помните обычный резистивный делитель?

Казалось бы, в чем проблема, выбрал нужные номиналы и получил искомое напряжение. Потом выпрямил и Profit. Но не все так просто — такой делитель может и сможет дать нужное напряжение, но вот совершенно не даст нужный ток. Т.к. сопротивления сильно велики. А если сопротивления пропорционально уменьшать, то через них насквозь пойдет большой ток, что при напряжении в 220 вольт даст очень большие тепловые потери — резисторы будут греть как печка и в итоге либо выйдут из строя, либо пожар устроят.

Все меняется если один из резисторов заменить на конденсатор. Суть в чем — как вы помните из статьи про конденсаторы, напряжение и ток на конденсаторе не совпадают по фазе. Т.е. когда напряжение в максимуме — ток минимален, и наоборот.

Так как у нас напряжение переменное, то конденсатор будет постоянно разряжаться и заряжаться, а особенность разряда-заряда конденсатора в том, что когда у него максимальный ток (в момент заряда), то минимальное напряжение и наборот. Когда он уже зарядился и напруга на нем максимальная, то ток равен нулю. Соответственно, при таком раскладе, мощность тепловых потерь, выделяемая на конденсаторе (P=U*I) будет минимальной. Т.е. он даже не вспотеет. А рективное сопротивление конденсатора Xc=-1/(2pi*f*C).

Активное — резистор (R)
Реактивное — конденсатор (X_с) и катушка(X_L)
Полное же сопротивление цепи (импенданс) Z=(R 2 +(X_L+X_с) 2 ) 1/2

Да, чистые активные и реактивные элементы бывают только в теории. Например, у катушки есть индуктивное сопротивление — витки, активное сопротивление — сопротивление проволки и емкостное сопротивление — паразитные конденсаторы образующиеся между витками катушки.
Даже обычный проводник имеет какую то паразитную емкость и индуктивность.

Активное сопротивление всегда постоянно, а реактивное зависит от частоты.
X_L=2pi*f * L
Xc=-1/(2pi*f*C)
Знак реактивного сопротивления элемента указывает на его характер. Т.е. если больше нуля, то это индуктивные свойства, если меньше нуля то емкостные. Из этого следует, что индуктивность можно скомпенсировать емкостью и наоборот.

f — частота тока.

Соответственно, на постоянном токе при f=0 и X_L катушки становится равен 0 и катушка превращается в обычный кусок провода с одним лишь активным сопротивлением, а Xc конденсатора при этом уходит в бесконечность, превращая его в обрыв.

Эта зависимость от частоты также показывает почему в высокочастотных устройствах простые, казалось бы, дорожки печатной платы начинают вести себя как детали — а просто из за возросшей частоты их паразитные значения реактивных сопротивлений возрастают до ощутимых величин.

Получается у нас вот такая вот схема:

Теперь надо что-то сделать с тем, что у нас переменка. Не велика проблема — добавим парочку диодов (можно, конечно, и диодный мост, будет эффективней, но с двумя диодами проще) диоды должны быть на ток около ампера, не меньше. И чтобы обратное напряжение было вольт на 500. 1N4007, например, или похожий по параметрам:

Все, в одну сторону ток течет через один диод, в другую через второй. В итоге, в правой части цепи у нас уже не переменка, а пульсирующий ток — одна полуволна синусоиды.

Добавим сглаживающий конденсатор, чтобы сделать напряжение поспокойней, микрофарад на 100 и вольт на 25, электролит:

Но есть тут одна заковыка — у нас напряжение на нагрузке зависит от сопротивления нагрузки. Т.е. если у тебя схема, включенная вместо Rн снизила потребление тока, то соответственно напряжение на ней вырастет. А для всякой нежной электроники это черевато.

Лечится стабилитроном на нужное нам напряжение. Питать мы собираемся микроконтроллер, так что на 5 вольт:

В принципе уже готово, единственно что надо поставить стабилитрон на такой ток, чтобы он не сдох когда нагрузки нет вообще, ведь тогда отдуваться за всех придется ему, протаскивая весь ток который может дать БП.

А можно ему помочь слегонца. Поставить резистор токоограничительный. Правда это сильно снизит нагрузочную способность блока питания, но нам хватит и этого.

Ток который эта схема может отдать можно, ЕМНИП, примерно вычислить по формуле:

• F — частота питающей сети. У нас 50гц.
• С — емкость
• U — напряжение в розетке
• Uвых — выходное напряжение

Сама формула выводится из жутких интегралов от формы тока и напряжения. В принципе можешь сам ее нагуглить по кейворду «гасящий конденсатор расчет», материала предостаточно.

В нашем случае получается что I = 100 * 0.46E-6 (1.41*U — Uвых/2) = 15мА

Не феерия, но для работы МК+TSOP+оптоинтерфейс какой- нибудь более чем достаточно. А большего обычно и не требуется.

Еще добавить парочку кондеров для дополнительной фильтрации питания и можно использовать:

Еще добавил резюк на 43ом 1Вт, чтобы кондер при втыкании кондер заряжался не так быстро и не было броска тока. На печатке он здоровый такой, возле разьема.

Печатная плата простая и вопросов по ее разводке под другую форму корпуса ни у кого не возникнет. Я же ее тут сделал просто для примера, поэтому не смотрите на ее большие размеры. Я не мельчил:

После чего, как обычно, все вытравил и спаял:

Схема многократно проверена и работает. Я ее когда то пихал в систему управления нагревом термостекла. Места там было со спичечный коробок, а безопасность гарантировалась тотальной остекловкой всего блока.

В данной схеме нет никакой развязки по напряжению от питающей цепи, а значит схема ОЧЕНЬ ОПАСНА в плане электрической безопасности.

Поэтому надо крайне ответственно подходить к ее монтажу и выбору компонентов. А также внимательно и очень осторожно обращаться с ней при наладке.

Во первых, обратите внимание, что один из выводов идет к GND напрямую из розетки. А это значит что там может быть фаза, в зависимости от того как воткнули вилку в розетку.

Поэтому неукоснительно соблюдайте ряд правил:

• 1. Номиналы надо ставить с запасом на как можно большее напряжение. Особенно это касается конденсатора. У меня стоит на 400вольт, но это тот что был в наличии. Лучше бы вообще вольт на 600, т.к. в электросети иногда бывают выбросы напряжения намного превышающие номинал. Стандартные блоки питания за счет своей инерционности его переживут запросто, а вот конденсатор может и пробить — последствия представьте себе сами. Хорошо если не будет пожара.
• 2. Эта схема должна быть тщательным образом заизолирована от окружающей среды. Надежный корпус, чтобы ничего не торчало наружу. Если схема монтируется в стену, то она не должна касаться стен. В общем, пакуем все это дело наглухо в пластик, остекловываем и закапываем на глубине 20метров. :)))))
• 3. При наладке ни в коем случае не лезть руками ни к одному из элементов цепи. Пусть вас не успокаивает что там на выходе 5 вольт. Так как пять вольт там исключительно относительно самой себя. А вот по отношению к окружающей среде там все те же 220.
• 4. После отключения крайне желательно разрядить гасящий конденсатор. Т.к. в нем остается заряд вольт на 100-200 и если неосторожно сунуться куда нибудь не туда больно цапнет за палец. Вряд ли смертельно, но приятного мало, а от неожиданности можно и бед натворить.
• 5. Если используется микроконтроллер , то прошивку его делать ТОЛЬКО при полном выключении из сети. Причем выключать надо выдергиванием из розетки. Если этого не сделать, то с вероятностью близкой к 100% будет убит комп. Причем скорей всего весь.
• 6. То же касается и связи с компом. При таком питании запрещено подключаться через USART, запрещено обьединять земли.

Если все же хотите связь с компом, то используйте потенциально разделенные интерфейсы. Например, радиоканал, инфракрасную передачу, на худой конец разделение RS232 оптронами на две независимые части.

В общем, я настоятельно НЕ РЕКОМЕНДУЮ пользоваться такой схемой включения. И если можно от нее избавиться, то от нее нужно избавиться. Перейдя на традиционные схемы блоков питания с развязкой от сети.

Ну и, как обычно, видеосьемка процесса запуска девайса от розетки через такой вот БП:

Установка конденсатора в авто в Харькове

Что такое конденсатор

Это устройство, которое может быстро накапливать и мгновенно отдавать электрический заряд. Конденсатор очень полезен для улучшения звучания в аудиосистеме автомобиля. Ёмкость такого накопителя измеряется в фарадах (ф) и варьируется в пределах от 0,25 до 2ф и выше, есть экземпляры с мощностью до 20ф. Установка конденсатора с такой ёмкостью в машину можно назвать экстремальной. Самым оптимальным вариантом будет полное соответствие ёмкости конденсатора с мощностью звуковой системы. Поэтому при выборе, и установке конденсатора в авто нужно сначала узнать его номинальную характеристику и технические данные системы.

Для чего нужен конденсатор в аудио системе

Считается, что: чем мощнее подключенный конденсатор, тем выше стоимость аудиосистемы в авто. Но основная цель его установки – стабилизация напряжения, то есть борьба с его просадками.  Наилучшее звучание музыки, усилители звука выдают только при стабильном напряжении 13,5-14 В. Без применения конденсатора такой стабильности добиться практически невозможно. Чтобы не снижать качество звучания, эффективность и мощность усилителя, нужен конденсатор. Если замечено, что лампочки на приборной панели мигают в такт сабвуфера, то мощность аудиосистемы превышает возможности аккумулятора, в таком случае покупка конденсатора станет простой необходимостью.

Этапы и особенности установки

Установку, зарядку конденсатора при необходимости лучше доверить профессионалам. В Харькове это можно сделать в сервисном центре 12Volt. При самостоятельной установке нужно запомнить два правила:

Первое: ставить конденсатор необходимо возле усилителя, рядом с проводами питания и чем меньше их длина, тем лучше.
Второе: соблюдать полярность.

Схема подключения:

• Плюсовой провод аккумулятора соединяется с (+) проводом усилителя (сабвуфера) и с (+) выводом конденсатора.
• Минусовой вывод накопителя соединяется с кузовом автомобиля и с (-) клеммой питания усилителя.

Подключение с зарядкой:

1. Подключить провод массы к отрицательному (-) выводу конденсатора.
2. Теперь накопитель нужно зарядить. Для этого автомобильную лампу помещают в цепь между положительным (+) проводом аккумулятора и + выводом конденсатора. После того как лампочка погаснет, конденсатор будет заряжен.
3. Подключить + провод к положительному выводу накопителя.

При самостоятельной установке, для соединения контактов, нужно пользоваться специальными зажимами или соединить их с помощью пайки. При скручивании соединений можно получить большой заряд тока и сжечь конденсатор. Поэтому напрашивается вопрос:  зачем это делать самому, если есть специально обученные люди?  Например: в автомастерской 12Volt всё делают быстро, качественно, своевременно и по умеренным ценам.

Преимущества автосервиса 12Volt

Наша компания занимает первые рейтинговые позиции и у нас отличные отзывы. Специалисты нашего автосервиса настоящие профессионалы. Они знают толк в машинах и быстро находят с ними общий язык. Предоставляемый сервис автоцентра довольно обширный и качество услуг выше всяких похвал.
У нас можно не только установить конденсатор, но также сделать тонировку, тюнинг, поставить автозвук, сигнализацию. Проверить пусковой механизм. Заменить фары, установить механический замок и многое другое. 
12 Вольт это целая сеть автоцентров по всему городу Харьков, мы готовы устранить любую проблему и помочь в беде!

Выпрямитель и простейший блок питания, как это сделать самому

Выпрямитель и простейший блок питания, как это сделать самому

Блок питания (БП) — устройство, предназначенное для формирования напряжения, необходимого системе, из напряжения электрической сети.

Выпрямитель — это устройство для преобразования переменного напряжения в постоянное. Это одна из самых часто встречающихся деталей в электроприборах, начиная от фена для волос, заканчивая всеми типами блоков питания с выходным напряжением постоянного тока. Есть разные схемы выпрямителей и каждая из них в определённой мере справляется со своей задачей. В этой статье мы расскажем о том, как сделать однофазный выпрямитель, и зачем он нужен.

Определение

Выпрямителем называется устройство, предназначенное для преобразования переменного тока в постоянный. Слово «постоянный» не совсем корректно, дело в том, что на выходе выпрямителя, в цепи синусоидального переменного напряжения, в любом случае окажется нестабилизированное пульсирующие напряжение. Простыми словами: постоянное по знаку, но изменяющееся по величине.

Различают два типа выпрямителей:

— Однополупериодный. Он выпрямляет только одну полуволну входного напряжения. Характерны сильные пульсации и пониженное относительно входного напряжение.

— Двухполупериодный. Соответственно, выпрямляется две полуволны. Пульсации ниже, напряжение выше чем на входе выпрямителя – это две основных характеристики.

Что значит стабилизированное и нестабилизированное напряжение?

Стабилизированным называется напряжение, которое не изменяется по величине независимо ни от нагрузки, ни от скачков входного напряжения. Для трансформаторных источников питания это особенно важно, потому что выходное напряжение зависит от входного и отличается от него на Ктрансформации раз.

Нестабилизированное напряжение – изменяется в зависимости от скачков в питающей сети и характеристик нагрузки. С таким блоком питания из-за просадок возможно неправильное функционирование подключенных приборов или их полная неработоспособность и выход из строя.

Выходное напряжение

Основные величины переменного напряжения — амплитудное и действующее значение. Когда говорят «в сети 220В переменки» имеют в виду действующее напряжение.

Если говорят об амплитудной величине, то имеют в виду, сколько вольт от нуля до верхней точки полуволны синусоиды.

Опустив теорию и ряд формул можно сказать, что действующее напряжение в 1.41 раз меньше амплитудного. Или:

Uа=Uд*√2

Амплитудное напряжение в сети 220В равняется:

220*1.41=310

Схемы

Однополупериодный выпрямитель состоит из одного диода. Он просто не пропускает обратную полуволну. На выходе получается напряжение с сильными пульсациями от нуля до амплитудного значения входного напряжения.

Если говорить совсем простым языком, то в этой схеме к нагрузке поступает половина от входного напряжения. Но это не совсем корректно.

Двухполупериодные схемы пропускают к нагрузке обе полуволны от входного. Выше в статье упоминалось об амплитудном значении напряжения, так вот напряжение на выходе выпрямителя то же ниже по величине, чем действующее переменное на входе.

Но, если сгладить пульсации с помощью конденсатора, то, чем меньшими будут пульсации, тем ближе напряжение будет к амплитудному.

О сглаживания пульсаций мы поговорим позже. А сейчас рассмотрим схемы диодных мостов.

Их две:

1. Выпрямитель по схеме Гретца или диодный мост;

2. Выпрямитель со средней точкой.

Первая схема более распространена. Состоит из диодного моста – четыре диода соединены между собой «квадратом», а в его плечи подключена нагрузка. Выпрямитель типа «мост» собирается по схеме приведенной ниже:

Её можно подключить напрямую к сети 220В, так сделано в современных импульсных блоках питания, или на вторичные обмотки сетевого (50 Гц) трансформатора. Диодные мосты по этой схеме можно собирать из дискретных (отдельных) диодов или использовать готовую сборку диодного моста в едином корпусе.

Вторая схема – выпрямитель со средней точкой не может быть подключена напрямую к сети. Её смысл заключается в использовании трансформатора с отводом от середины.

По своей сути – это два однополупериодных выпрямителя, подключенные к концам вторичной обмотки, нагрузка одним контактом подключается к точке соединения диодов, а вторым – к отводу от середины обмоток.

Её преимуществом перед первой схемой является меньшее количество полупроводниковых диодов. А недостатком – использование трансформатора со средней точкой или, как еще называют, отводом от середины. Они менее распространены чем обычные трансформаторы со вторичной обмоткой без отводов.

Сглаживание пульсаций

Питание пульсирующим напряжением неприемлемо для ряда потребителей, например, источники света и аудиоаппаратура. Тем более, что допустимые пульсации света регламентируются в государственных и отраслевых нормативных документах.

Для сглаживания пульсаций используют фильтры – параллельно установленный конденсатор, LC-фильтр, разнообразные П- и Г-фильтры…

Но самый распространенный и простой вариант – это конденсатор, установленный параллельно нагрузке. Его недостатком является то, что для снижения пульсаций на очень мощной нагрузке придется устанавливать конденсаторы очень большой емкости – десятки тысяч микрофарад.

Его принцип работы заключается в том, что конденсатор заряжается, его напряжение достигает амплитуды, питающее напряжение после точки максимальной амплитуды начинает снижаться, с этого момента нагрузка питается от конденсатора. Конденсатор разряжается в зависимости от сопротивления нагрузки (или её эквивалентного сопротивления, если она не резистивная). Чем больше емкость конденсатора – тем меньшие будут пульсации, если сравнивать с конденсатором с меньшей емкостью, подключенного к этой же нагрузке.

Простым словами: чем медленнее разряжается конденсатор – тем меньше пульсации.

Скорости разряда конденсатора зависит от потребляемого нагрузкой тока. Её можно определить по формуле постоянной времени:

t=RC,

где R – сопротивление нагрузки, а C – емкость сглаживающего конденсатора.

Таким образом, с полностью заряженного состояния до полностью разряженного конденсатор разрядится за 3-5 t. Заряжается с той же скоростью, если заряд происходит через резистор, поэтому в нашем случае это неважно.

Отсюда следует – чтобы добиться приемлемого уровня пульсаций (он определяется требованиями нагрузки к источнику питания) нужна емкость, которая разрядится за время в разы превышающее t. Так как сопротивления большинства нагрузок сравнительно малы, нужна большая емкость, поэтому в целях сглаживания пульсаций на выходе выпрямителя применяют электролитические конденсаторы, их еще называют полярными или поляризованными.

Обратите внимание, что путать полярность электролитического конденсатора крайне не рекомендуется, потому что это чревато его выходом из строя и даже взрывом. Современные конденсаторы защищены от взрыва – у них на верхней крышке есть выштамповка в виде креста, по которой корпус просто треснут. Но из конденсатора выйдет струя дыма, будет плохо, если она попадет вам в глаза.

Расчет емкости ведется исходя из того какой коэффициент пульсаций нужно обеспечить. Если выражаться простым языком, то коэффициентом пульсаций показывает, на какой процент проседает напряжение (пульсирует).

Чтобы посчитать емкость сглаживающего конденсатора можно использовать приближенную формулу:

C=3200*Iн/Uн*Kп,

Где Iн – ток нагрузки, Uн – напряжение нагрузки, Kн – коэффициент пульсаций.

Для большинства типов аппаратуры коэффициент пульсаций берется 0.01-0.001. Дополнительно желательно установить керамический конденсатор как можно большей емкости, для фильтрации от высокочастотных помех.

Как сделать блок питания своими руками?

Простейший блок питания постоянного тока состоит из трёх элементов:

1. Трансформатор;

2. Диодный мост;

3. Конденсатор.

Если нужно получить высокое напряжение, и вы пренебрегаете гальванической развязкой то можно исключить трансформатор из списка, тогда вы получите постоянное напряжение вплоть до 300-310В. Такая схема стоит на входе импульсных блоков питания, например, такого как у вас на компьютере.

Это нестабилизированный блок питания постоянного тока со сглаживающим конденсатором. Напряжение на его выходе больше чем переменное напряжение вторичной обмотке. Это значит, что если у вас трансформатор 220/12 (первичная на 220В, а вторичная на 12В), то на выходе вы получите 15-17В постоянки. Эта величина зависит от емкости сглаживающего конденсатора. Эту схему можно использовать для питания любой нагрузки, если для нее неважно, то, что напряжение может «плавать» при изменениях напряжения питающей сети.

Важно:

У конденсатора две основных характеристики – емкость и напряжение. Как подбирать емкость мы разобрались, а с подбором напряжения – нет. Напряжение конденсатора должно превышать амплитудное напряжение на выходе выпрямителя хотя бы в половину. Если фактическое напряжение на обкладках конденсатора превысит номинальное – велика вероятность его выхода из строя.

Старые советские конденсаторы делались с хорошим запасом по напряжению, но сейчас все используют дешевые электролиты из Китая, где в лучшем случае есть малый запас, а в худшем – и указанного номинального напряжения не выдержит. Поэтому не экономьте на надежности.

Стабилизированный блок питания отличается от предыдущего всего лишь наличием стабилизатора напряжения (или тока). Простейший вариант – использовать L78xx или другие линейные стабилизаторы, типа отечественного КРЕН.

Так вы можете получить любое напряжение, единственное условие при использовании подобных стабилизаторов, это то, напряжение до стабилизатора должно превышать стабилизированную (выходную) величину хотя бы на 1.5В. Рассмотрим, что написано в даташите 12В стабилизатора L7812:

Входное напряжение не должно превышать 35В, для стабилизаторов от 5 до 12В, и 40В для стабилизаторов на 20-24В.

Входное напряжение должно превышать выходное на 2-2.5В.

Полная версия даташита https://www.jameco.com/Jameco/Products/ProdDS/889305.pdf

Т.е. для стабилизированного БП на 12В со стабилизатором серии L7812 нужно, чтобы выпрямленное напряжение лежало в пределах 14.5-35В, чтобы избежать просадок, будет идеальным решением применять трансформатора с вторичной обмоткой на 12В.

Но выходной ток достаточно скромный – всего 1.5А, его можно усилить с помощью проходного транзистора. Если у вас есть PNP-транзисторы, можно использовать эту схему:

На ней изображено только подключение линейного стабилизатора «левая» часть схемы с трансформатором и выпрямителем опущена.

Если у вас есть NPN-транзисторы типа КТ803/КТ805/КТ808, то подойдет эта:

Стоит отметить, что во второй схеме выходное напряжение будет меньше напряжения стабилизации на 0.6В – это падение на переходе эмиттер база. Для компенсации этого падения в цепь был введен диод D1.

Можно и в параллель установить два линейных стабилизатора, но не нужно! Из-за возможных отклонений при изготовлении нагрузка будет распределяться неравномерно и один из них может из-за этого сгореть.

Установите и транзистор, и линейный стабилизатор на радиатор, желательно на разные радиаторы. Они сильно греются.

Регулируемые блоки питания

Простейший регулируемый блок питания можно сделать с регулируемым линейным стабилизатором LM317, её ток тоже до 1.5 А, вы можете усилить схему проходным транзистором, как было описано выше.

Вот более наглядная схема для сборки регулируемого блока питания.

Чтобы получить больший ток можно и использовать более мощный регулируемый стабилизатор LM350.

В последних двух схемах есть индикация включения, которая показывает наличие напряжения на выходе диодного моста, выключатель 220В, предохранитель первичной обмотки.

Вот пример регулируемого зарядного устройства для аккумулятора с тиристорным регулятором в первичной обмотке, по сути такой же регулируемый блок питания.

Кстати похожей схемой регулируют и сварочный ток:

Заключение

Выпрямитель используется в источниках питания для получения постоянного тока из переменного. Без его участия не получится запитать нагрузку постоянного тока, например светодиодную ленту или радиоприемник.

Также используются в разнообразных зарядных устройствах для автомобильных аккумуляторов, есть ряд схем с использованием трансформатора с группой отводов от первичной обмотки, которые переключаются галетным переключателем, а во вторичной обмотке установлен только диодный мост. Переключатель устанавливают со стороны высокого напряжения, так как, там в разы ниже ток и его контакты не будут пригорать от этого.

По схемам из статьи вы можете собрать простейший блок питания как для постоянной работы с каким-то устройством, так и для тестирования своих электронных самоделок.

Схемы не отличаются высоким КПД, но выдают стабилизированное напряжение без особых пульсаций, следует проверить емкости конденсаторов и рассчитать под конкретную нагрузку. Они отлично подойдут для работы маломощных аудиоусилителей, и не создадут дополнительного фона. Регулируемый блок питания станет полезным автолюбителями и автоэлектрикам для проверки реле регулятора напряжения генератора.

Регулируемый блок питания используется во всех областях электроники, а если его улучшить защитой от КЗ или стабилизатором тока на двух транзисторах, то вы получите почти полноценный лабораторный блок питания.

Ранее ЭлектроВести писали, что компании Nissan Energy и OPUS Campers представили любопытную новинку — концептуальный автомобиль-кемпер Nissan x OPUS. Главная идея Nissan x OPUS заключается в том, чтобы обеспечить путешественников электроэнергией вдали от цивилизации. Для этого предлагается использовать отработанные аккумуляторные батареи электромобилей.

По материалам: electrik.info.

Перезаряжаемая суперконденсаторная аккумуляторная батарея Forever !!! : 4 ступени

ЦЕПЬ ЗАРЯДКИ:
Давайте рассмотрим это по шагам. На самом деле это очень просто, но вы должны внимательно следить за ним, особенно когда мы переходим к шагу на следующей странице.

Мы начинаем с ТЕРМИНАЛЬНОГО БЛОКА №1 и продолжаем движение по кругу по часовой стрелке!
1) Здесь у вас есть варианты. Нам нужен источник постоянного тока от 5 до 20 В постоянного тока для нашей зарядки.Я использую источник питания 11VDC @ 1A, но иногда использую набор мини-солнечных панелей, которые есть у меня в окне. Выбор остается за вами. Просто убедитесь, что при подключении источника постоянного тока вы убедитесь, что у вас правильная полярность постоянного тока для постоянного тока + и заземления (постоянного тока-).

2) У нас есть конденсатор 0,1 мкФ и конденсатор 100 мкФ, подключенные параллельно входной линии постоянного тока. Они нам действительно нужны только потому, что эта линия предназначена для зарядки конденсаторной батареи, но мы будем использовать эту входную линию для питания нашего цифрового дисплея, и мы хотим убедиться, что эта линия постоянного тока является гладкой и без лишних шумов.Конденсатор 0,1 мкФ устраняет высокочастотный шум или, скорее, уменьшает его (развязывающий конденсатор). Конденсатор 100 мкФ сглаживает входной постоянный ток. Эти два конденсатора на самом деле не нужны, но они предпочтительны.

3) LM317 — это регулируемый источник питания постоянного и переменного тока. Используя резистор 240 Ом, подключенный параллельно к линии VOUT и ADJ, и переменный резистор 5 кОм от линии ADJ и земли, мы можем изменять напряжение заряда от самого напряжения заряда до 1,25 В. Например, если у нас на входе 8 В, мы можем изменять выходной сигнал от 8 В до 1.25в. ЧРЕЗВЫЧАЙНО важно, чтобы ваш LM317 имел надлежащий теплоотвод, так как он будет нагреваться. Комплект LM317 можно найти здесь: http://cgi.ebay.com/DIY-LM317-Variable-DC-power-supply-kit-PCB-Parts-/180609634986?pt=LH_DefaultDomain_0&hash=item2a0d2c52aa

4) Изменение ток в батарею суперконденсаторов — вот и все. Здесь у вас есть возможность сыграть в азартные игры. Поскольку суперконденсаторы буквально поглощают всю отдаваемую им энергию до полного заполнения (с ESR> 0,01 Ом), мы должны ограничить ток от источника питания, иначе мы собираемся полностью разрушить нашу схему LM317.Как видите, у нас есть два резистора мощности 2,2 Ом, 5 Вт, перемычка и переключатель SPST (Single Pull Single Throw). Если переключатель выключен (рекомендуется), а перемычка не установлена, то ограничение заряда составляет 2,2 Ом. Погодите! Это слишком мало для ограничителя тока! Вы все равно повредите свой LM317 !!! Не тот случай! При правильном теплоотводе LM317 нагревается, но при нагрузке 2 Ом он выдержит нагрузку. Выходное напряжение упадет, но вы увидите, что оно снова повысится, когда конденсатор начнет заряжаться.Здесь у нас есть три варианта зарядки. Если у вас заряд 4 В или выше, убедитесь, что у вас снята перемычка и выключен выключатель.
A) Заряд ограничен 2,2 Ом, когда JUMPER = OFF / SPST = OFF
B) Заряд ограничен примерно 1,1 Ом, когда JUMPER = ON / SPST = OFF
Когда вы добавляете перемычку, вы помещаете два резистора 2,2 Ом параллельно друг другу, уменьшая параллельное сопротивление до половины. Обратите внимание, что эти резисторы сильно нагреваются.
C) Заряд ограничен сопротивлением линии и ESR конденсатора, только когда JUMPER = ON или OFF / SPST = ON
Если SPST включен, не имеет значения, как настроена перемычка резистора.Единственное сопротивление между выходом LM317 и батареями конденсаторов — это сопротивление линии (трассы) и ESR конденсаторов (еще предстоит увидеть). Вот где нужны когоны! Опять же, ваш LM317 может справиться с этим, если он правильно охлаждается (радиатор входит в комплект), так как выходное напряжение упадет до предельного напряжения и начнет заряжаться. Однако его следует использовать только для зарядки 1,5 В или меньше. Если вы заряжаете банк от 0 В до 5,4 В, он будет заряжаться относительно быстро с помощью 2.Вариант заряда 2 Ом. Однако при зарядке около 3в он начнет тормозить. На этом этапе снимите перемычку, чтобы ограничить ток до 1,1 Ом. При напряжении около 4,5 В вы заметите, что заряд снова замедлится. Щелкните выключателем, чтобы зарядить оставшиеся 900 мВ, и у вас не будет проблем. По правде говоря, я заряжал с 2 В до 5,4 В при включенном переключателе, но это НЕ хорошая практика, и я рисковал своим LM317.

5) У нас есть два диода IN4001 последовательно с линией заряда. Они не используются ни для какого типа выпрямления, а скорее для того, чтобы позволить заряду постоянного тока поступать в конденсаторную батарею, но не позволяют постоянному току проходить в обратном направлении по цепи после того, как конденсаторная батарея заряжена.Если у нас не было этих диодов, проследите схему в обратном порядке. Независимо от того, включена ли перемычка или включен или выключен SPST, есть обратный путь к LM317, и есть резистор 240 Ом в последовательном пути с потенциометром 5 кОм и землей. Если бы мы прекратили зарядку (без диодов), заряд на крышках просочился бы обратно через цепь на землю, что сделало бы наши батареи ужасно неэффективными. Параллельно подключены два диода, разделяющие ток по линии. Если у вас есть диоды 1N4007 или 1N400X, они будут работать так же хорошо, если не лучше.Существуют такие факторы, как тепловой разгон, о котором мы могли бы потратить время, беспокоясь о параллельном подключении этих диодов, но время зарядки от начала до конца для этой схемы составляет буквально 10 минут или меньше, поэтому мы не будем об этом беспокоиться. .

6) Перемычка (JUMPER # 2), как и многие в этой схеме, является индивидуальной опцией. Если вы не собираетесь смотреть на цифровой дисплей (см. Позже), когда заряжается ваша батарея суперконденсаторов, то вам стоит выполнить этот шаг. Когда вы строите эту схему заряда, проверьте выход диодов (ТЕСТОВАЯ ТОЧКА) относительно земли с помощью мультиметра.Вдоль диодов будет падение напряжения, поэтому нам нужно убедиться, что мы измеряем здесь, а не на анодном конце диода. Поскольку у нас есть конденсаторная батарея на 5,4 В, мы НЕ хотим, чтобы заряд был выше 5,4 В. Проверьте напряжение здесь с помощью потенциометра 5k на LM317. Поворачивайте потенциометр, пока не увидите напряжение 5,2-5,4 В, затем подумайте о том, чтобы использовать немного горячего клея, чтобы установить горшок, чтобы он устойчиво. Вы можете подумать, а зачем использовать горшок, а не постоянный резистор? Вы можете это сделать во что бы то ни стало, но вы можете захотеть изменить напряжение заряда в будущем.Теперь перемычка находится здесь, потому что с другой стороны перемычки находится конденсаторная батарея. Если вы проверяете напряжение здесь, когда у вас установлена ​​перемычка, вы будете считывать напряжение на конденсаторной батарее, а не напряжение, до которого она будет заряжаться. Вы снимаете перемычку только тогда, когда хотите получить заряженные показания. В остальное время оставьте его включенным.

Rockville RXC4D Цифровой силовой конденсатор 4 Фарад / 12 В + RWK01 0 AWG Комплект проводов усилителя

В коплект входит:

• (1) Автомобильный конденсатор Rockville RXC4D 4 Фарад
• (1) Rockville RWK01 0 Gauge Полный комплект проводов для подключения автомобильного усилителя с RCA

Видео RXC4D:

Описание:

Современные автомобильные усилители звука нуждаются в большом токе.Часто электрическая система транспортного средства не может этого обеспечить. Когда в вашем автомобиле работает кондиционер, заводская электрическая зарядная система может уже работать только на 70% от полной мощности. Когда звучит басовая нота или когда ваша система играет очень громко, может не хватить электрической энергии для правильного питания вашей системы усиления, из-за чего ваша музыка будет звучать натужно и искаженно. Конденсаторы Rockville предназначены для хранения достаточного количества электрического тока и чрезвычайно быстрого высвобождения этой энергии благодаря своей превосходной конструкции и низкому внутреннему сопротивлению.Кроме того, как только вашему усилителю потребуется новый скачок тока, конденсатор Rockville обеспечит его. Этот непрерывный цикл разрядки и подзарядки гарантирует безупречное воспроизведение низких частот.

Характеристики:

• Rockville RXC4D Конденсатор на 4 Фарада
• Конденсатор жесткости 4 Фарада / 12 В с импульсной нагрузкой 24 В
• Инкапсулированный дисплей и логическая схема Lucite.
• Красный светодиодный цифровой дисплей напряжения.
• Мигающий синий светодиод Измерение заряда и разряда.
• IC Контролируемая схема со встроенной защитой от отрицательной полярности.
• Размеры: 13 дюймов в длину, 3,75 дюйма в ширину и 7 дюймов в высоту
• Включает небьющиеся монтажные скобы Clear Lucite, оборудование и зарядный резистор с инструкциями.

Руководство пользователя

Описание:

Комплект усилителя Rockville RWK01 0 AWG (American Wire Gauge) имеет следующие отличия от других комплектов усилителей, представленных на рынке в этой ценовой категории.

1.Наши кабели RCA на 100% состоят из меди. Это лучшие кабели RCA

2. Лучшее сопротивление. Единственное, что действительно важно для проводов, — это номинальное сопротивление. Это измерение проводимости и того, сколько сигнала теряется на фут провода. Поскольку в проводах Rockville содержится примерно в 3 раза больше меди, чем в любых других проводах в этой ценовой категории, эти провода имеют гораздо лучший рейтинг сопротивления, что означает, что они будут передавать больше мощности на ваши усилители, чем другие марки.

3.Мы не обманываем вас по толщине проволоки. Это стандартная американская толщина проволоки. Это еще одна причина, по которой наша проводимость лучше, чем что-либо еще в этой ценовой категории. Другие бренды на рынке пишут 4 калибра, но обманывают вас по толщине. Мы честны насчет толщины.

4. Монтажные комплекты усилителя Rockville имеют новую мягкую износостойкую изоляционную оболочку. Эта прочная внешняя оболочка из ПВХ обеспечивает на 100% большую гибкость по сравнению со стандартными силовыми кабелями, что делает их чрезвычайно легкими для прокладки через салон вашего автомобиля, а также обеспечивает исключительную стойкость к жирам и маслам.Наружная оболочка из ПВХ может выдерживать экстремальный температурный диапазон от -40 до 220 градусов по Фаренгейту.

Характеристики:

• Rockville RWK01 0 AWG (американский калибр проводов) Полный комплект проводов для установки усилителя в автомобиле
• 17 ‘- 0 Калибр полупрозрачный синий кабель питания SuperFlex
• 3 ‘- 0 калибр полупрозрачный черный кабель заземления SuperFlex
• Позолоченный патрон термостойкого предохранителя ANL
• Позолоченный предохранитель ANL на 200 ампер
• 1 — 17-дюймовая витая пара межкомпонентных соединений RCA высокого качества
• 25-дюймовый полупрозрачный синий провод динамика
• 7-дюймовая раздельная трубка
• 17-дюймовый кабель дистанционного включения усилителя
• Кабельные стяжки и кольцевые клеммы, а также все другие аксессуары, необходимые для чистой установки
• Мягкая износостойкая изоляционная оболочка позволяет 100% повышенная гибкость
• Наружная оболочка из ПВХ может выдерживать экстремальный температурный диапазон от -40 до 220 градусов по Фаренгейту

— Battery University

Узнайте, как суперконденсатор может улучшить аккумулятор.

Суперконденсатор, также известный как ультраконденсатор или двухслойный конденсатор, отличается от обычного конденсатора очень высокой емкостью. Конденсатор накапливает энергию за счет статического заряда, в отличие от электрохимической реакции. Применение разности напряжений на положительной и отрицательной обкладках заряжает конденсатор. Это похоже на накопление электрического заряда при ходьбе по ковру. Прикосновение к объекту высвобождает энергию через палец.

Существует три типа конденсаторов, самый простой из которых — электростатический конденсатор с сухим сепаратором.Этот классический конденсатор имеет очень низкую емкость и в основном используется для настройки радиочастот и фильтрации. Размер варьируется от нескольких пикофарад (пФ) до низких микрофарад (мкФ).

Электролитический конденсатор обеспечивает более высокую емкость, чем электростатический конденсатор, и рассчитан на микрофарады (мкФ), что в миллион раз больше, чем пикофарад. Эти конденсаторы используют влажный сепаратор и используются для фильтрации, буферизации и передачи сигналов. Подобно батарее, электростатическая емкость имеет положительный и отрицательный стороны, которые необходимо учитывать.

Третий тип — это суперконденсатор с номиналом в фарадах, что в тысячи раз выше, чем у электролитического конденсатора. Суперконденсатор используется для накопления энергии, подвергаясь частым циклам зарядки и разрядки при высоком токе и короткой продолжительности.

Фарад — единица измерения емкости, названная в честь английского физика Майкла Фарадея (1791–1867). Один фарад сохраняет один кулон электрического заряда при приложении одного вольта. Один микрофарад в миллион раз меньше фарада, а один пикофарад снова в миллион раз меньше микрофарада.

Инженеры General Electric впервые экспериментировали с ранней версией суперконденсатора в 1957 году, но коммерческих приложений не было. В 1966 году Standard Oil вновь открыла эффект двухслойного конденсатора случайно, работая над экспериментальными конструкциями топливных элементов. Двойной слой значительно улучшил способность накапливать энергию. Компания не стала коммерциализировать изобретение и передала его по лицензии NEC, которая в 1978 году представила технологию как «суперконденсатор» для резервного копирования памяти компьютера.Только в 1990-х годах достижения в области материалов и методов производства привели к повышению производительности и снижению стоимости.

Суперконденсатор эволюционировал и перешел в аккумуляторную технологию с использованием специальных электродов и электролита. В то время как основной электрохимический двухслойный конденсатор (EDLC) зависит от электростатического воздействия, асимметричный электрохимический двухслойный конденсатор (AEDLC) использует электроды, похожие на аккумуляторные, для получения более высокой плотности энергии, но это имеет более короткий срок службы и другие проблемы, которые разделяются с аккумулятор.Графеновые электроды обещают усовершенствовать суперконденсаторы и батареи, но до таких разработок еще 15 лет.

Было опробовано несколько типов электродов, и наиболее распространенные в настоящее время системы построены на электрохимическом двухслойном конденсаторе на основе углерода, с органическим электролитом и простом в производстве.

Все конденсаторы имеют ограничения по напряжению. В то время как электростатический конденсатор можно сделать так, чтобы он выдерживал высокое напряжение, суперконденсатор ограничен 2,5–2.7В. Возможны напряжения 2,8 В и выше, но с сокращенным сроком службы. Чтобы получить более высокие напряжения, несколько суперконденсаторов соединены последовательно. Последовательное соединение снижает общую емкость и увеличивает внутреннее сопротивление. Для цепочек из более чем трех конденсаторов требуется балансировка напряжения, чтобы предотвратить перенапряжение любой ячейки. Литий-ионные аккумуляторы имеют аналогичную схему защиты.

Удельная энергия суперконденсатора колеблется от 1 Втч / кг до 30 Втч / кг, что в 10–50 раз меньше, чем у литий-ионных.Кривая нагнетания — еще один недостаток. В то время как электрохимическая батарея обеспечивает стабильное напряжение в используемом диапазоне мощности, напряжение суперконденсатора уменьшается в линейном масштабе, сокращая спектр полезной мощности. (См. BU-501: Основные сведения о разрядке.)

Возьмите источник питания 6 В, который может разрядиться до 4,5 В до отключения оборудования. К тому времени, когда суперконденсатор достигает этого порога напряжения, линейный разряд дает только 44% энергии; остальные 56% зарезервированы.Дополнительный преобразователь постоянного тока в постоянный помогает восстановить энергию, находящуюся в диапазоне низкого напряжения, но это увеличивает затраты и приводит к потерям. Для сравнения, батарея с плоской кривой разряда обеспечивает от 90 до 95 процентов своего запаса энергии до достижения порогового значения напряжения.

На рисунках 1 и 2 показаны вольт-амперные характеристики при заряде и разряде суперконденсатора. При зарядке напряжение линейно увеличивается, а ток по умолчанию падает, когда конденсатор полон, без необходимости в схеме обнаружения полного заряда.Это верно для источника постоянного тока и предельного напряжения, подходящего для номинального напряжения конденсатора; превышение напряжения может повредить конденсатор.

Время заряда суперконденсатора 1–10 секунд. Зарядная характеристика аналогична электрохимической батарее, а зарядный ток в значительной степени ограничен способностью зарядного устройства выдерживать ток. Первоначальная зарядка может быть произведена очень быстро, а дополнительная зарядка займет дополнительное время.Необходимо предусмотреть ограничение пускового тока при зарядке пустого суперконденсатора, так как он будет всасывать все, что может. Суперконденсатор не подлежит перезарядке и не требует обнаружения полного заряда; ток просто перестает течь, когда он наполняется.

В таблице 3 сравнивается суперконденсатор с типичным литий-ионным.

Таблица 3: Сравнение производительности классического суперконденсатора и литий-ионного.
Источник: Maxwell Technologies, Inc.

• Удельная энергия суперконденсаторов сверхвысокой плотности с электродами на основе графена имеет значение Втч / кг, аналогичное литий-ионному.

Суперконденсатор можно заряжать и разряжать практически неограниченное количество раз. В отличие от электрохимической батареи, которая имеет определенный срок службы, при циклической работе суперконденсатора происходит небольшой износ. Возраст также благоприятнее для суперконденсатора, чем для батареи. В нормальных условиях суперконденсатор теряет свою первоначальную 100-процентную емкость до 80 процентов за 10 лет.Применение более высокого напряжения, чем указано, сокращает срок службы. Суперконденсатор не боится высоких и низких температур, а батареи не могут удовлетворить его одинаково хорошо.

Саморазряд суперконденсатора существенно выше, чем у электростатического конденсатора, и несколько выше, чем у электрохимической батареи; Этому способствует органический электролит. Суперконденсатор разряжается от 100 до 50 процентов за 30-40 дней. Для сравнения, свинцовые и литиевые батареи саморазряжаются примерно на 5 процентов в месяц.

Суперконденсатор против батареи

Сравнение суперконденсатора с батареей имеет свои достоинства, но полагаться на сходство мешает более глубокое понимание этого отличительного устройства. Вот уникальные различия между батареей и суперконденсатором.

Химический состав батареи определяет рабочее напряжение; заряд и разряд — это электрохимические реакции. Для сравнения, конденсатор не является электрохимическим, и максимально допустимое напряжение определяется типом диэлектрического материала, используемого в качестве разделителя между пластинами.Присутствие электролита в некоторых конденсаторах увеличивает емкость, что может вызвать путаницу.

Поскольку суперконденсатор не является химическим, напряжение может расти до тех пор, пока не выйдет из строя диэлектрик. Часто это происходит в виде короткого замыкания. Избегайте повышения напряжения выше указанного.

Приложения

Суперконденсатор часто понимают неправильно; это не замена батареи для длительного хранения энергии. Если, например, время зарядки и разрядки превышает 60 секунд, используйте аккумулятор; если короче, то суперконденсатор становится экономичным.

Суперконденсаторы идеальны, когда требуется быстрая зарядка для удовлетворения кратковременной потребности в энергии; в то время как батареи выбраны для длительного использования энергии. Объединение этих двух аккумуляторов в гибридную батарею удовлетворяет обе потребности и снижает нагрузку на аккумулятор, что отражается на более длительном сроке службы. Такие батареи сегодня доступны в семействе свинцово-кислотных аккумуляторов.

Суперконденсаторы наиболее эффективны для устранения перерывов в питании, длящиеся от нескольких секунд до нескольких минут, и их можно быстро перезаряжать.Маховик предлагает аналогичные качества, и приложение, в котором суперконденсатор конкурирует с маховиком, — это испытание Long Island Rail Road (LIRR) в Нью-Йорке. LIRR — одна из самых загруженных железных дорог Северной Америки.

Чтобы предотвратить провал напряжения во время разгона поезда и снизить потребление пиковой мощности, батарея суперконденсаторов мощностью 2 МВт проходит испытания в Нью-Йорке против маховиков, обеспечивающих мощность 2,5 МВт. Обе системы должны обеспечивать непрерывное питание в течение 30 секунд при соответствующей мощности в мегаваттах и ​​одновременно полностью заряжаться.Цель состоит в том, чтобы добиться регулирования в пределах 10 процентов от номинального напряжения; обе системы должны не требовать особого обслуживания и прослужить 20 лет. (Власти считают, что маховики более надежны и энергоэффективны для этого применения, чем батареи. Время покажет.)

В Японии также используются большие суперконденсаторы. Системы мощностью 4 МВт устанавливаются в коммерческих зданиях, чтобы снизить потребление энергии в сети в периоды пиковой нагрузки и облегчить загрузку. Другие приложения — запускать резервные генераторы во время перебоев в подаче электроэнергии и обеспечивать питание до стабилизации переключения.

Суперконденсаторы также широко используются в электрических силовых агрегатах. Благодаря сверхбыстрой зарядке во время рекуперативного торможения и выдаче большого тока при ускорении суперконденсатор идеально подходит в качестве усилителя пиковой нагрузки для гибридных транспортных средств, а также для приложений на топливных элементах. Широкий температурный диапазон и долгий срок службы дают преимущество перед батареей.

Суперконденсаторы имеют низкую удельную энергию и дороги в расчете на ватт. Некоторые инженеры-конструкторы утверждают, что деньги на суперконденсатор лучше потратить на батарею большего размера.В таблице 4 приведены преимущества и ограничения суперконденсатора.

Таблица 4: Преимущества и недостатки суперконденсаторов.

Последнее обновление 2020-12-08

*** Пожалуйста, прочтите комментарии ***

Комментарии предназначены для «комментирования», открытого обсуждения среди посетителей сайта. Battery University отслеживает комментарии и понимает важность выражения точек зрения и мнений на общем форуме. Однако при общении необходимо использовать соответствующий язык, избегая спама и дискриминации.

Если у вас есть предложение или вы хотите сообщить об ошибке, воспользуйтесь формой «свяжитесь с нами» или напишите нам по адресу: BatteryU @ cadex.com. Нам нравится получать от вас известия, но мы не можем ответить на все запросы. Мы рекомендуем размещать свой вопрос в разделах комментариев, чтобы Battery University Group (BUG) могла поделиться им.

Или перейти к другой артикуле

RV Cams Maxwell 12-Volt Medium-Duty ESM (Ультраконденсаторный модуль запуска двигателя) #Ultra 31/900

• Главная »
• Maxwell 12-Volt Medium-Duty ESM (Ультраконденсаторный модуль запуска двигателя) #Ultra 31/900

Код: ESM-ULTRA_31-900

Цена: 610 долларов.00

Вес в упаковке: 17.00 фунтов

Количество в корзине: Никто

Положить Конец скачку с UltraCapacitor ESM (Модуль запуска двигателя) от Максвелла!

!!! Сейчас в наличии для немедленного Доставка — СВОБОДНЫЙ ЗЕМЛЯ ИБП ДОСТАВКА (в пределах континентальной части США) !!!!!!!! Свяжитесь с нами напрямую за цены на флот / перепродажу.

Вы живете в своем грузовике, вы работаете в своем грузовике, но твой аккумуляторы не всегда заводят ваш грузовик.В холод или мороз погода, после ночь работы отеля, нагрузки на аккумуляторы, сидение в очереди на взвешивании станция из-за законов, запрещающих простоя, ваши батареи часто не разряжаются. нужно запустите двигатель.

Не оставьте запуск исключительно аккумуляторным батареям. Запуск двигателя Модуль от Maxwell Technologies обеспечит мощность для запуска вашего грузовая машина последовательно на весь срок службы вашего грузовика.

Добавить модуль запуска двигателя (или установите его в место аккумуляторной батареи) к дизельному грузовику класса 3-5 для надежного пуска с От -40 ° F до 140 ° F (От -40 ° C до + 60 ° C).

Модуль запуска двигателя Максвелла (ESM — Номер детали ESM-Ultra 31/900) — также известный как «Синяя батарея» — очень похож на традиционный аккумулятор, но ничего традиционного внутри него нет. В сердце устройства представляет собой набор уникальных ультраконденсаторов Maxwell и схема к позвольте им заряжаться от вашего банка свинцово-кислотных аккумуляторов.

Однажды установлен, ESM становится единственным источником энергия для ваш стартер.Он имеет третий терминал наверху корпуса, который позволяет это к заряжаться от банка свинцово-кислотных аккумуляторов, который сохраняет все Другой электрические функции для вашего грузовика. Уникальная схема внутри ESM позволяет полностью заряжать (до ~ 15 вольт) аккумуляторной батареей в 15 минут — даже если аккумулятор свинцово-кислотной батареи частично разряжен. разряжена до ~ 9 вольт. Когда ваши свинцово-кислотные батареи упадут ниже 9 вольт, ESM все еще может провернуть двигатель, но ваш компьютер двигателя не будет работать.

ESM Руководство по быстрой установке (нажмите здесь)

ESM Руководство по установке и руководство пользователя (нажмите здесь)

Установка конденсатора автомобильной аудиосистемы

Часто возникает путаница в том, как подключить автомобильный аудиоконденсатор. (он же силовой конденсатор или конденсатор жесткости). Есть два терминала на автомобильном аудиоконденсаторе. Положительный и отрицательный.Отрицательный терминал подключен к земле. Положительный вывод подключается «в линию». с автомобильным усилителем звука клемма +12 вольт. См. Диаграмму ниже. ПРИМЕЧАНИЕ. Если у вас есть третий терминал меньшего размера, вероятно, это дистанционное включение цифрового дисплея.

Обратите внимание, что обе клеммы не подключаются к проводу питания +12 В. Это приведет к отключению питания вашего усилителя. Силовой конденсатор действует как небольшая батарея (накопитель энергии), поэтому он подключается, как показано на схеме.Обратной стороной этого типа подключения является то, что вы не знаете, выйдет ли из строя силовой конденсатор, поскольку усилитель продолжит работать с работающим силовым конденсатором или без него.

В идеале силовой конденсатор должен быть как можно ближе к усилителю. В пределах пары футов приемлемо. Это сводит к минимуму любые потери в кабеле. Чтобы узнать больше о том, как работают автомобильные аудиоконденсаторы, щелкните здесь.

Вот как подключить два конденсатора в систему.На схеме оба конденсатора имеют клеммы заземления, соединенные вместе, но вы также можете заземлить их независимо. Вы даже можете изготовить или приобрести «шинные шины», которые представляют собой цельные куски металла, которые соединяют конденсаторы как физически, так и электрически. Эти шины, как правило, изготовлены из чистого металла, поэтому при неправильной установке они могут быть опасны. Соблюдайте осторожность, если выбираете этот маршрут.

ВНИМАНИЕ: Силовые конденсаторы хранятся большое количество энергии и они заряжаются очень быстро.Вы должны сначала «зарядите» свой силовой конденсатор перед подключением это напрямую на +12 вольт. Это делается с помощью резистора и вольтметр. Точное значение резистора не критично, но я бы держите его в диапазоне 500–1 кОм. Это увеличит время зарядки, и вы можете использовать значения, составляющие 1/10 от того, что вам больше нравится (50-100 Ом). Я бы порекомендовал приобрести резистор на 1 ватт если возможно (в вашем конденсаторе может быть резистор для зарядки). Резистор меньшей мощности нагревается слишком быстро.Также не держите резистор голой рукой. Ток, протекающий через резистор вызовет нагрев резистора, что может привести к ожогам. Хорошее место Вставить резистор стоит в держателе предохранителя основного провода питания (тот, что установлен рядом с аккумулятором). Просто замените резистор для предохранителя. Схема установки заряда конденсатора показано ниже. Вам нужно будет поместить вольтметр на конденсатор. следить за напряжением. Как только вольтметр покажет 12 вольт (или близко к нему), вы можете удалить вольтметр и замените резистор силовым предохранителем.В качестве альтернативы вы можете измерить напряжение на зарядном резисторе. Он должен начинаться с 12 вольт и медленно снижаться до 0 вольт. Когда напряжение перестанет меняться, вы полностью зарядите конденсатор.

Другой метод зарядки заключается в использовании испытательной лампы старого образца вместо резистора. Подключение аналогично (зажим «крокодил» с одной стороны, зонд — с другой), но вам не нужен вольтметр для контроля напряжения. Когда лампочка гаснет, конденсатор заряжается (потому что напряжение на лампе упало с 12 вольт до 0 вольт).

Суперконденсаторы против батарей — База знаний BatteryGuy.com

В суперконденсаторах нет ничего нового. General Electric пыталась использовать их потенциал в 1950-х годах, но сегодня пресса внезапно загорелась рассказами о том, что эта технология навсегда изменит способ хранения энергии.Было даже предположение, что батареи в том виде, в каком мы их знаем, больше никогда не будут прежними.

Волнение действительно кажется заслуженным. У них есть способность перезаряжаться за секунды и в отличие от всех

типов батарей, которые зависят от внутренних химических реакций и поэтому изнашиваются, а суперконденсаторы со временем не разрушаются. Это означает, что суперконденсатор на 2,7 В сегодня будет суперконденсатором на 2,7 В через 15 лет.Все остальные современные конструкции аккумуляторов постепенно теряют производительность, а это означает, что ваша 12-вольтовая батарея сегодня может превратиться в 11,4-вольтовую батарею всего за 3 года.

Пожалуй, больше всего привлекает внимание то, что суперконденсаторы можно напечатать на 3D-принтере, что делает их в высшей степени универсальными для любой формы без необходимости создания производственной линии. Не меньшее восхищение вызывает их ультратонкая природа, что означает, что их можно легко интегрировать в одежду и другие ткани.

Так стоит ли готовить учебники истории для батарей? Еще не совсем.

Развитие портативной энергетики не было линейным. Технологические достижения не всегда повышали производительность аккумуляторов на каждом уровне. Вот почему, хотя литий-ионный аккумулятор, который питает ваш телефон, появился в 1990-х годах, тот, который запускает ваш автомобиль, скорее всего, все еще свинцово-кислотный и основан на конструкции, которой более 200 лет!

«Новое» обычно означает «лучше» в или способами. Литий-ионные батареи хорошо разряжают стабильную энергию в течение длительных периодов времени, но они дороги.Свинцово-кислотные батареи быстро производят большое количество энергии и, что самое главное, дешевы в производстве.

История батареи изобилует техническими открытиями, но на каждом этапе старые химические продукты выживают и продолжают использоваться, потому что, хотя вся новая концепция захватывает заголовки, она никогда не становится лучше в в каждом пути.

Суперконденсаторы ничем не отличаются… на данный момент. Хотя они могут заряжаться быстро, работать намного дольше, сохранять большую мощность и работать при экстремальных температурах, с которыми большинство других химикатов просто не справляются, они плохо обеспечивают постоянную мощность в течение длительных периодов, как показано на графике ниже.

С точки зрения накопления энергии существует некоторая общая путаница. В то время как суперконденсатор, имеющий такой же вес, как батарея, может удерживать большую мощность, его мощность в ваттах / кг — Power Density до десяти раз лучше, чем у литий-ионных батарей. Его неспособность к медленному разряду означает, что его Плотность энергии (Ватт-час / кг или Втч / кг) является частью той, которую предлагает литий-ионный аккумулятор.

Они также довольно плохо удерживают свой заряд, саморазряжаясь до половины своей емкости в течение 40 дней, когда не используются, — это не та характеристика, которую вы хотите под капотом вашего автомобиля или в вашей дымовой пожарной сигнализации.

Наконец, суперконденсаторная ячейка имеет напряжение около 2,5 по сравнению с напряжением 3,6 иона лития. Вы можете начать соединять их вместе, но сама схема становится причиной внутреннего сопротивления, которое может уменьшить преимущества суперконденсатора.

Короче говоря, все еще остается желать лучшего для тех, кто хочет полностью заменить все батареи на суперконденсаторы.

Так к чему весь такой ажиотаж?

Так же, как литий-ионная батарея сделала возможными мобильные телефоны, но не заменила батареи легковых и грузовых автомобилей, суперконденсатор определенно играет роль в портативных источниках энергии.

Китай уже использует их в некоторых гибридных автобусах с 2006 года. Когда автобус тормозит, останавливаясь и забирая пассажиров, энергия, генерируемая тормозами, передается на суперконденсаторы.Он хранится там, пока пассажиры садятся на борт, а затем обеспечивает готовый источник ускорения при трогании с места.

Это означает, что автобусу требуется меньше литий-ионных батарей (в некоторых случаях вообще не требуется), что делает его легче и позволяет проехать дальше на одной зарядке. Дэн Йе, исполнительный директор Sinautec, совместного предприятия в США и Китая, производящего автобусы только с суперконденсаторами, утверждает, что автомобили могут идти на 40% дальше, чем стандартные электрические автобусы, и на 40% дешевле в производстве.

Но когда дело касается автомобилей, нужно проявлять осторожность.Автобусы постоянно останавливаются и трогаются с места, поэтому существует гарантированный постоянный источник энергии, перемещающийся от тормозов к суперконденсаторам. Они также следуют обычному маршруту, где могут быть размещены резервные зарядные станции, если при торможении суперконденсаторы недостаточно заряжены.

Джо Шиндалл — профессор электротехники и информатики Массачусетского технологического института. Он отмечает, что из-за этих проблем суперконденсаторы «плохо подходят для электромобилей».

Суперконденсаторы в смартфонах и ноутбуках?

В настоящее время это маловероятно, потому что, хотя способность перезаряжаться в течение нескольких секунд заставляет многих пускать слюни с нетерпением, суперконденсаторы не поддерживают постоянное напряжение или емкость при разряде.Это именно то, что нужно смартфонам и ноутбукам для работы в течение длительного времени, поэтому кажется, что литий-ионные батареи пока не сойдутся с места.

Когда дело доходит до полной замены батарей другого химического состава, суперконденсатор пока этого не сделает.

Вместо этого они стремятся присоединиться к аккумуляторным батареям в мире портативных источников энергии и предлагают улучшения в некоторых областях, но ничего близкого к полной замене, похоже, не подразумевают многие заголовки.

Последняя битва

В общем, суперконденсаторы подходят для приложений, требующих возможности быстрой зарядки и разрядки, где это время измеряется в секундах или нескольких минутах.Для всего, что требует более длительного времени, батареи остаются лучшим решением.

Дополнительная литература и источники:

Решение для резервного питания данных на основе электролитических конденсаторов для системы на 12 В с регулируемым входом от 5 до 36 В

Потеря данных является проблемой в телекоммуникационных, промышленных и автомобильных приложениях, где встроенные системы зависят от постоянного источника питания.Внезапные перебои в подаче электроэнергии могут привести к повреждению данных во время операций чтения и записи жестких дисков и флэш-памяти. Часто встроенным системам требуется всего от 10 до 50 мс для резервного копирования энергозависимых данных, чтобы предотвратить их потерю.

Резервное копирование данных используется во встроенных системах для обслуживания, устранения неисправностей и ремонтных работ. В сложном промышленном металлообрабатывающем оборудовании важно сохранять положение и состояние нескольких инструментов после отключения питания, чтобы предотвратить отказ оборудования при последующем восстановлении питания. Эти приложения требуют стабильного источника питания и сохранения данных, но ненадежные источники питания затрудняют выполнение этой задачи.Длинные линии питания, разряженные батареи, нерегулируемые адаптеры переменного тока, сбросы нагрузки и переключение мощных электродвигателей приводят к тому, что входные источники питания часто подвержены ошибкам. В результате разработчики встроенных систем предпочитают проектировать с максимально широким диапазоном входного напряжения, что позволяет использовать их в различных приложениях и средах.

На рис. 1 показана система, которая обеспечивает надежное первичное питание плюс резервное питание для резервного копирования данных. В основе этого решения лежит двунаправленный резервный источник питания LTC3643.При наличии входного напряжения LTC3643 заряжает накопительный конденсатор C _STORAGE до 40 В в режиме повышения напряжения. Когда входное напряжение прерывается, LTC3643 разряжает накопительный конденсатор в нагрузку в понижающем режиме, поддерживая номинальное напряжение на нагрузке (V _SYS ) в диапазоне от 3 до 17 В.

Относительно высокое напряжение шины резервного хранилища увеличивает запасенную энергию этого раствора (E = CV ² /2) и позволяет использовать электролитические конденсаторы в качестве компонента резервного хранилища.Электролитические конденсаторы недороги и широко доступны, что значительно снижает стоимость резервного решения. Еще одним преимуществом LTC3643 является его способность поддерживать системы 12 В, стандартную шину напряжения по умолчанию во многих автомобильных и промышленных приложениях.

На рис. 1 понижательно-повышающий преобразователь LTM4607 μModule ^® действует как входной регулятор, вырабатывая 12 В при токе до 5 А от входного сигнала от 5 до 36 В, такого как автомобильный аккумулятор. Понижающий-повышающий стабилизатор поддерживает стабильное выходное напряжение 12 В до тех пор, пока входное напряжение остается в указанном диапазоне, позволяя V _SYS работать в условиях пониженного напряжения и перенапряжения, таких как автомобильный холодный кривошип и сброс нагрузки.Когда входное напряжение прерывается или выходит за пределы этого диапазона, решение резервного питания на основе LTC3643 поддерживает системное напряжение V _SYS , чтобы обеспечить краткосрочное резервное копирование данных.

При нормальной работе, когда P-канальный полевой МОП-транзистор Q1 включен, флаг PFO имеет низкий уровень и матрица электролитических конденсаторов C _STORAGE заряжается до 40 В. Когда входное напряжение прерывается, LTC3643 выключает Q1, устанавливает флаг PFO в высокий уровень и начинает разряжать конденсаторную батарею C _STORAGE , поддерживая 12 В на нагрузке.Когда Q1 находится в выключенном состоянии, внутренний диод этого транзистора эффективно изолирует нагрузку от входных линий. Флаг PFO идентифицирует неисправность и сигнализирует главному компьютеру о необходимости отключения некритических нагрузок и цепей питания. Здесь предполагается, что критическая схема, связанная с сохранением данных, потребляет 1 А в течение до 100 мс. На рисунке 2 показан весь процесс переключения. Вначале нагрузка на систему обеспечивается LTM4607, так как входное напряжение присутствует. Когда входное напряжение прерывается, LTC3643 поддерживает нагрузку системы, разряжая накопительный конденсатор.На рисунке 3 более подробно показано время переключения. Напряжение нагрузки падает до 10 В, значение, устанавливаемое резистивным делителем R _PT / R _PB , а затем восстанавливается до номинального 12 В, установленного резисторным делителем R _ST / R _SB .

Формулы для оценки необходимой накопительной емкости и времени задержки приведены ниже. Если требуется более подробный анализ, необходимую информацию можно найти в документации поставщика.

LTC3643 — это высокоинтегрированный, высокопроизводительный резервный регулятор.Конструкция, показанная в этом примечании к проектированию, сочетает в себе преимущества этой ИС с высокоэффективным повышающим понижающим преобразователем LTM4607 μModule. Вместе эти устройства представляют собой компактное, эффективное и экономичное решение для хранения и резервного копирования данных в автомобильных и промышленных приложениях.