Elektronika
Moduł superkondensatora z balanserem - PCB do projektu AVT 5714
- Umożliwia budowę modułu magazynowania energii z superkondensatorami, pasywnym balanserem napięć i możliwością łączenia modułów szeregowo lub równolegle. Wersja A zawiera płytkę PCB.
Moduł superkondensatora z balanserem - płytka drukowana do AVT5714
Płytka PCB do wykonania modułu superkondensatorów z pasywnym balanserem napięć.
Moduł do eksperymentów z magazynowaniem energii
AVT5714 to projekt modułu superkondensatora z balanserem, przeznaczonego do budowy prostych zasobników energii i układów podtrzymania zasilania. Moduł pozwala połączyć superkondensatory szeregowo, uzyskując wyższe napięcie pracy niż dla pojedynczego ogniwa EDLC.
W konstrukcji zastosowano pasywny balanser z układem ALD9100xx, który bocznikuje kondensator po przekroczeniu dobranego progu napięcia. Płytka umożliwia obsadzenie jednej lub dwóch par superkondensatorów i ma wyprowadzenia ułatwiające łączenie modułów szeregowo lub równolegle. Wersja A obejmuje samą płytkę PCB; superkondensatory, układy balansera, diody zabezpieczające i złącza trzeba skompletować osobno.
Karta techniczna
AVT5714
Moduł superkondensatorów z pasywnym balanserem napięć, przeznaczony do układów magazynowania energii i podtrzymania zasilania.
| Wersja | A - płytka PCB |
| Typ modułu | moduł superkondensatora z balanserem |
| Zastosowanie | magazynowanie energii, podtrzymanie zasilania, eksperymenty z superkondensatorami EDLC |
| Całkowita pojemność | 150…400 F, zależnie od obsady kondensatorów |
| Napięcie pracy modułu | 5,0…5,4 V, zależnie od zastosowanych superkondensatorów i progu balansera |
| Konfiguracja kondensatorów | jedna lub dwie pary superkondensatorów połączonych szeregowo |
| Obsługiwane formaty kondensatorów | obudowa D z konektorami płaskimi albo SNAP-IN o rastrze 10 mm i średnicy do 35 mm |
| Balanser napięć | pasywny balanser z układem ALD9100xx |
| Opcja większego prądu balansowania | możliwość równoległej pracy drugiego układu balansera |
| Dobór progu balansowania | według napięcia dopuszczalnego i prądu upływu zastosowanych superkondensatorów |
| Zabezpieczenie przed prądem wstecznym | diody zabezpieczające tor wyjściowy podczas gwałtownego rozładowania |
| Łączenie modułów | szeregowe dla wyższego napięcia pracy lub równoległe dla większego prądu rozładowania |
| Złącza użytkowe | zaciski śrubowe i konektory płaskie do połączeń z modułem oraz między modułami |
| Kontrola uruchomieniowa | sprawdzenie rozkładu napięć na kondensatorach przy zasilaniu z ograniczeniem prądu |
| Płytka PCB | 91x73 mm |
Wersja A - płytka PCB i wykaz elementów
AVT5714 A - płytka PCB. Superkondensatory, układy balansera, diody zabezpieczające i złącza trzeba skompletować osobno.
| Superkondensatory - wariant z konektorami | CS1, CS2 - 350 F, np. BCAP0350 |
| Superkondensatory - wariant SNAP-IN | CS3…CS6 - 300 F, np. CESNAPD35P10 |
| Diody zabezpieczające | D1, D2 - SK1020D2, obudowa D2PAK |
| Układy balansera | U1, U2 - ALD9100xxSAL, dobierane do napięcia i prądu upływu superkondensatorów |
| Złącza | SCAPA, GND - konektory 6,3 mm FS1536; SCAPB - złącze śrubowe CONN DG58CB02 |
Notes
Płytka pozwala zastosować parę superkondensatorów w obudowie D z konektorami płaskimi albo do dwóch par kondensatorów SNAP-IN. Dobór obsady wpływa bezpośrednio na uzyskaną pojemność i prąd rozładowania.
Układ ALD9100xx należy dobrać do konkretnego typu superkondensatorów. Kluczowe są: dopuszczalne napięcie pojedynczego kondensatora, jego prąd upływu oraz margines bezpieczeństwa wynikający z tolerancji i temperatury.
W konfiguracji podstawowej montowany jest jeden układ balansera. Jeżeli zastosowane superkondensatory mają większy prąd upływu albo wymagany jest większy prąd balansowania, można obsadzić drugi układ pracujący równolegle.
Podczas pierwszego uruchomienia trzeba zasilać moduł z zasilacza z ograniczeniem prądu i sprawdzić rozkład napięć na kondensatorach połączonych szeregowo. Przekroczenie napięcia znamionowego pojedynczego superkondensatora może doprowadzić do jego trwałego uszkodzenia.
Moduły można łączyć szeregowo lub równolegle, ale przy takim zastosowaniu trzeba kontrolować napięcia, prądy wyrównawcze, sposób ładowania oraz dopuszczalną energię i prąd rozładowania całego pakietu.
Uwaga: bateria superkondensatorów może zgromadzić bardzo duży ładunek. Zwarcie wyjścia może spowodować silne nagrzewanie przewodów i elementów, poparzenia, iskrzenie albo pożar. Moduł należy ładować z ograniczeniem prądu, chronić przed zwarciem i bezwzględnie kontrolować napięcie każdego kondensatora w szeregu.
Najczęściej zadawane pytania
Przy szeregowym połączeniu kondensatorów napięcie nie zawsze rozkłada się równo, między innymi z powodu tolerancji pojemności i różnic prądu upływu. Balanser ogranicza ryzyko przekroczenia dopuszczalnego napięcia pojedynczego superkondensatora.
ALD9100xx działa jak nieliniowy bocznik. Gdy napięcie na kondensatorze zbliża się do progu układu, jego rezystancja maleje, a część prądu ładowania jest przejmowana przez balanser i tracona w postaci ciepła, co pomaga wyrównać napięcia.
Podtyp dobiera się do napięcia znamionowego i prądu upływu zastosowanych superkondensatorów. Prąd balansowania powinien odpowiadać prądowi upływu przy napięciu znamionowym, a napięcie działania musi mieścić się z zapasem w dopuszczalnych parametrach kondensatora.
Drugi układ balansera pracujący równolegle jest przydatny, gdy superkondensatory mają większy prąd upływu albo gdy potrzebny jest większy prąd wyrównywania. Dotyczy to zwłaszcza starszych kondensatorów lub elementów o mniej korzystnych parametrach upływu.
Rozładowane superkondensatory mogą przy ładowaniu pobierać bardzo duży prąd, a ewentualny błąd montażu lub źle dobrany balanser może doprowadzić do nierównego rozkładu napięć. Zasilacz z ograniczeniem prądu pozwala bezpieczniej sprawdzić moduł i kontrolować napięcia na poszczególnych kondensatorach.
