Un simple regulador de voltaje con un límite de corriente retráctil se ajusta muy bien a la carga para cargar un supercapacitor. El voltaje para el regulador debe establecerse para el voltaje máximo que desea cargar el capacitor, que debe ser un poco más bajo que el valor nominal del capacitor. La corriente máxima debe ser razonable para su fuente de alimentación y lo suficientemente baja para no sobrecalentar el condensador. Puede utilizar la corriente de ondulación máxima del capacitor - 20% como un buen valor de corriente máxima. Es posible que los supercapacitores más pequeños no especifiquen una corriente de ondulación máxima, pero normalmente puede cargarlos a una tasa de 1 amperio siendo muy conservador. Condensadores más grandes pueden manejar 3-4 amperios.
La velocidad de carga determinará cuánto tiempo se tarda en cargar el condensador. Así que si lo necesita cargado rápidamente, necesitará una alta tasa de carga. Si no le importa qué tan rápido es, puede cargarlo a una tasa menor, lo que prolongará la vida útil de todo el sistema. A diferencia de una batería, los condensadores se cargan en una curva lineal que le brinda la capacidad de usar un truco simple para comenzar a cargar a una velocidad mayor y terminar de cargar más lentamente a medida que aumenta el voltaje. Simplemente inserte una resistencia de valor pequeño en algún lugar en la velocidad de 2 a 10 ohmios en serie con el circuito de carga. Esto es lo suficientemente bajo como para permitir una alta tasa de carga cuando el capacitor está descargado, pero disminuirá la tasa a medida que aumenta el voltaje en el capacitor. Esto le permite comenzar rápidamente pero mantener baja la temperatura del condensador a lo largo del tiempo.
Los condensadores pueden mantenerse cargados continuamente sin afectar negativamente la vida útil. Lo que mata a los condensadores es el calor y la corriente de fuga de los condensadores internamente. La fuga generalmente es de solo unos pocos miliamperios, por lo que el calor se disipa fácilmente. Sin embargo, si otros componentes del sistema generan calor y ese calor se transfiere al capacitor, esto afectará la vida útil del capacitor. Por esta razón, sugeriría utilizar un regulador de interruptor para cargar el condensador a menos que elija una tasa de carga de corriente baja (< 300 ma).
Como mencioné anteriormente, su regulador de voltaje debería tener una limitación de corriente de retorno de carpeta, lo que significa que aún intentará suministrar energía a la carga incluso cuando se alcanza el nivel de corriente máximo. El voltaje bajará pero el regulador suministrará energía a su límite de corriente máxima. Algunos reguladores se apagan por completo cuando están sobrecargados y, por lo tanto, no suministran energía a la carga. Por lo general, se vuelven a encender después de un período de tiempo, pero solo se dispararán de nuevo. Muchas veces, la limitación es solo el resultado de que el regulador haga su mejor esfuerzo hasta que se calienta demasiado y luego se apaga.
La mayoría de los reguladores de conmutación funcionan muy bien para este propósito cuando usan el ciclo para limitar la corriente. Lo que esto significa es que se encienden y comienzan a suministrar energía a la carga y si se alcanza el límite de corriente antes de que se alcance el nivel de voltaje, se apaga antes. Esto significa que el capacitor verá un voltaje promedio de solo lo suficiente para cargar el capacitor a la tasa máxima deseada. Esto también significa que la fuente de alimentación no se está calentando más de lo normal aunque el capacitor esté sobrecargando la fuente de alimentación.
Nunca aplique un voltaje más alto al capacitor para el que está calificado. No todas las partes del condensador tendrán características idénticas como fugas, resistencia en serie y constante dieléctrica. Esto significa que mientras que el capacitor no está completamente cargado, una parte del capacitor puede estar en el voltaje máximo, mientras que otras partes no lo están. Si la tensión de carga es mayor que la tensión nominal, las partes que están completamente cargadas verán la tensión completa porque no están disminuyendo parte de la tensión a través de la resistencia interna. Esto puede causar una ruptura de voltaje que daña el condensador.
Al apilar supercapacitores debes equilibrarlos porque el voltaje de ruptura es tan bajo que no permiten mucha tolerancia. A bajas corrientes de carga se puede usar un simple diodo Zener. A corrientes de carga más altas, el uso de un zener y un transistor como un regulador de derivación hará el trabajo. Otra consideración es que cuando se utiliza el capacitor para suministrar energía, el voltaje disminuirá de manera lineal, por lo que si intenta obtener 5V o 3.3V del capacitor, el tiempo de funcionamiento será limitado, menos la mitad de la energía del capacitor. porque el voltaje bajará demasiado bajo. El uso de un regulador de conmutación Boost o buck-boost para suministrar energía a la carga del capacitor le permitirá extraer la energía del capacitor a la tensión mínima que el regulador de boost puede administrar. Esto puede extender fácilmente el tiempo de ejecución al doble.