Los supercapacitores combinan las ventajas de una batería y un condensador, es decir, una carga más rápida, una descarga más lenta.
También sabemos que, por muy bueno que sea un circuito de filtro, queda una ondulación al convertir un voltaje a.c a d.c.
Entonces, mi pregunta es, ¿podemos usar supercapacitadores en lugar de condensadores para minimizar, o incluso disminuir el factor de ondulación, y obtener un voltaje de CC superior?
Los Supercaps no están bien adaptados para reducir la ondulación de algo así como una fuente de alimentación de rectificador de diodo tonto porque tienen una ESR grande (resistencia en serie equivalente) en comparación con otros tipos de tapas. Un electrolítico antiguo es mejor, seguido de un circuito activo para aplanar el resultado.
En algunos casos, ya no se utilizan grandes tapas de alimentación. Las fuentes de alimentación que realizan PFC (corrección del factor de potencia), por ejemplo, deliberadamente no tienen ninguna capacitancia inmediatamente después del puente de onda completa. La CA rectificada en bruto va directamente a una fuente de alimentación de conmutación, que ajusta su consumo de corriente para que sea proporcional al voltaje de entrada. Todavía hay un límite después del conmutador, pero los supercaps son incluso menos adecuados para esa función, ya que la frecuencia de rizado es mucho mayor que la frecuencia de línea de 50 o 60 Hz. A 100 kHz o más, la ESR y la capacidad de corriente de rizado son importantes, y la gran cantidad de capacitancia es menos importante.
La única ventaja de SuperCaps o UltraCaps o "capacitores de doble capa eléctrica" es que pueden soportar millones de ciclos de descarga de carga, a diferencia de las baterías recargables con límites mucho más bajos.
Las baterías son superiores en todas las demás formas, incluyendo; densidad de almacenamiento de energía, costo inicial, tamaño por vatio hora o Ah, julios / gramo. Etc
TalvezUltracapspuedeofrecerESRultrabajoparaaplicacionescomoamplificadoresdeaudiotroncalesde1kWquenecesitanpulsosde>100Ampconcablesdegranpotencia.Sinembargo,unmejorrendimientoconunabateríade700CCAenelmaleterofuncionaríamejorqueun10FUltracap,peronoesrecomendableporrazonesdeseguridadconcolisionestraseras.
Losultracapstambiénpuedenproporcionarunaexcelentecapacidaddealmacenamientotemporalparaloshierrosportátilesconbasesdecargaentreelplanchadocada10segundosomásydurarmuchosaños.(porejemplo,Panasonichaceesto)
Haymuchasmásaplicaciones,peronosonútilesparaalimentarLEDoamplificadoresocualquierotrafuentedependientedevoltajenolineal.¿Porqué?porquenecesitaunafuentedealimentacióndeCC/CCquepuedaconsumirtodoelrangodevoltajeylossupercápsulasnopuedenmanejarlamismacorrientedecargaporunidaddealmacenamiento(Ah)comobatería.(Comparandosololosmismostamañosfísicos)
¿Porqué?porqueparaconsumirtodalaenergía\$E=\frac{1}{2}CV^2\$,debedrenartodalacargadel100%al0%,mientrasqueunabateríasolotienequecambiar10-20%VsobreEselrangodevoltajedeestadodecarga.p.ej.Lasbaterías12.5a11.5(automóvil)o3.9a3.5(LiPo)tambiénpermitenlasobretensiónparaacelerarlacarga(porejemplo,4.2(LiPo),14.2V(automóvil),mientrasquelosUltracapspuedenexplotarsiexcedesuvoltaje)(conventilacióndeseguridadparasobretensióngradual)
¿CuántosFaradscreesquehayenunapequeñaceldadeLiPo16850?
Prueba:labateríamásgrandedeUltracapvsCar
Un filtro de paso bajo RC como se usa en una fuente de alimentación tendrá una ondulación que es inversamente proporcional a la capacitancia, idealmente . Sin embargo, las tapas de doble capa tienden a tener un ESR bastante alto, por lo que la impedancia total es mayor (se agregan en cuadratura como Resr + 1 / jwC). Hay un límite práctico en cuanto a lo que se puede lograr en una sola sección de archivo.
Por lo tanto, tener una alta capacitancia puede ayudar, hasta cierto punto, pero reducir la ondulación y el ruido a menudo es mejor atacado al reducir la ondulación a una cantidad razonable y luego agregar secciones de filtro más pasivas (RC o LC), agregar un regulador activo Una etapa multiplicadora de capacitancia.
Un supercapacitador es solo un condensador grande. Si esto ayudara, entonces agregar más capacitores normales también reduciría la ondulación de salida.
Esto nos da una buena manera fácil de probar la idea. Toma una fuente de alimentación y coloca un capacitor más grande en la salida. ¿Se mejora?
La respuesta es que sí, hasta cierto punto ayuda. Pero más allá de ese punto otros efectos, por ejemplo. La inductancia de los pines y los condensadores ESR comienza a tener un impacto y reduce el efecto de suavizado.
podemos usar supercapacitor en lugar de condensadores, para minimizar, o incluso ¿Disminuye el factor de ondulación y obtiene un voltaje de CC superior?
Creo que te estás perdiendo el punto sobre los filtros. NO hay filtros que busquen minimizar totalmente la ondulación. Tome, por ejemplo, el omnipresente filtro de paso bajo: desea poder obtener un voltaje que sea un tanto representativo del nivel de CC entrante, pero no quiere esperar minutos u horas para que esto suceda.
Con el condensador más grande del mundo alimentado por una resistencia bastante grande, su circuito de "medición de voltaje promedio" tardaría años en responder a un cambio de paso. Funcionalmente, esto sería pants .
Entonces, en lugar de eso, decides qué tan rápido quieres que responda y qué poca onda quieres. A partir de esto, se decide una frecuencia de corte (quizás 1 Hz) y se pesa cuánta ondulación se introducirá (por ejemplo, a partir de una frecuencia de potencia, como 50 o 60 Hz). Todos estos se calculan y visualizan fácilmente una vez que sabes cómo hacerlo.
A partir de esto, usted elige el número de etapas de primer orden (es decir, una resistencia y un condensador) que puede necesitar en cascada para obtener lo que desea. También puede decidir entrelazar dos etapas de primer orden y hacer lo que se conoce como una etapa de paso bajo de segundo orden de pico (tiene potencialmente una mejor capacidad de respuesta y una menor salida de salida que dos etapas independientes de primer orden).
Así es como EE diseñan los filtros; hay un factor de estado estable y un factor transitorio, y ambos suelen ser igualmente importantes.
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