چگونه ابرخازن ها به تعادل ولتاژ دست می یابند؟

ماژول های ابرخازناغلب با مشکل عدم تعادل ولتاژ بین سلول ها روبرو هستند.به اصطلاح ماژول ابرخازن، ماژولی است که حاوی چندین ابرخازن است.از آنجایی که پارامترهای ابرخازن به سختی کاملاً سازگار هستند، عدم تعادل ولتاژ مستعد رخ دادن است و برخی از ابرخازن‌ها ممکن است با اضافه ولتاژ مواجه شوند که به طور جدی ویژگی‌های خروجی و عمر ابرخازن را تحت تأثیر قرار می‌دهد و حتی منجر به خرابی می‌شود.

در فرآیند کاربرد ابرخازن، تعادل ولتاژ ضروری است.تکنولوژی متعادل کننده ولتاژ موجود عمدتا به دو دسته تقسیم می شود: متعادل کننده غیرفعال و متعادل کننده فعال.

تعادل غیرفعال

بالانس غیرفعال استفاده از مقاومت ها و کلیدهای نیمه هادی یا دیودها برای متعادل کردن ولتاژ و ایفای نقش حفاظت از اضافه ولتاژ با مصرف انرژی اضافی ابرخازن ولتاژ بالا است.موارد متداول عبارتند از متعادل سازی مقاومت موازی، متعادل کننده مقاومت سوئیچ و متعادل کننده لوله تنظیم کننده ولتاژ.
در اینجا ما عمدتاً در مورد ساده ترین تعادل ولتاژ مقاومت موازی صحبت می کنیم (ویژگی های دینامیکی خیلی خوب نیستند):

Req یک مقاومت متعادل کننده است که به طور مستقیم به موازات سلول ابرخازن متصل می شود.در طول فرآیند شارژ ماژول، سلول نیز از طریق Req تخلیه می شود و سلول با ولتاژ بالا به سرعت تخلیه می شود، بنابراین نقش محافظت متعادل را ایفا می کند.در اینجا با توجه به روش های مختلف شارژ (شارژ ولتاژ ثابت و شارژ جریان ثابت که هر دو به طور جامع در کاربردهای عملی قابل استفاده هستند)، در معیارهای انتخاب Req نیز تفاوت هایی وجود دارد.

شارژ ولتاژ ثابت
با فرض اینکه ولتاژ شارژ U است، از آنجایی که ولتاژ ماژول ابرخازن در حالت پایدار اساساً بر اساس EPR (تقریباً مدار باز پس از شارژ کامل C و ESR بسیار کوچک) توزیع می شود، پس از افزودن Req، می تواند در واقع به عنوان جایگزینی EPR با Req درک می شود، بنابراین Req باید مقاومت هایی با مقاومت برابر و کوچکتر از EPR انتخاب کند، به طوری که اتصال موازی می تواند نقش اصلی را ایفا کند (به طور کلی 0.01-0.1EPR).ولتاژ ابرخازن در حالت پایدار ReqU/(nReq) است.

شارژ جریان ثابت
با فرض اینکه جریان شارژ I است، هر سلول ابرخازن و Req یک حلقه جداگانه تشکیل می دهند.هنگامی که ولتاژ سلول خازن افزایش می یابد، جریان عبوری از سلول خازن کاهش می یابد و جریان عبوری از Req افزایش می یابد.وقتی خازن کاملا شارژ شد جریان خازن 0 و ولتاژ سلول خازن ReqI است یعنی وقتی ولتاژ سلول تمام خازن های سری به ReqI رسید تعادل کامل می شود.بنابراین، مقدار مقاومت متعادل کننده Req=U(rated)/I است.

تعادل فعال

متعادل سازی فعال انتقال انرژی سلول با ولتاژ بالاتر یا کل ماژول به سلول های دیگر است تا زمانی که ولتاژ تمام سلول ها متعادل شود.به طور کلی، ضرر نسبتا کم است، اما طراحی پیچیده تر خواهد بود.موارد رایج عبارتند از متعادل سازی مبدل DC/DC، تراشه های مدیریت خازن فوق العاده ویژه و غیره.

بودJYH HSU (JEC) Electronics Ltd (یا Dongguan Zhixu Electronic Co., Ltd.)که بیش از 30 سال در صنعت قطعات الکترونیکی است.کارخانه های ما دارای گواهینامه ISO 9000 و ISO 14000 هستند.اگر به دنبال قطعات الکترونیکی هستید، با ما تماس بگیرید.