MCU资讯论坛告诉你什么是法拉电容、超级电容

超级电容是近几年才批量生产的一种无源器件，介于电池与普通电容之间，具有电容的大电流快速充放电特性，同时也有电池的储能特性，并且重复使用寿命长，放电时利用移动导体间的电子（而不依靠化学反应）释放电流，从而为设备提供电源。

超级电容的特性

一、超级电容器特性：
a. 体积小，容量大，电容量比同体积电解电容容量大30~40倍；
b. 充电速度快，10秒内达到额定容量的95%；
c. 充放电能力强；
d. 失效开路，过电压不击穿，安全可靠；
e. 超长寿命，可长达40万小时以上；
f. 充放电线路简单，无需充电电池那样的充电电路，真正免维护；
g. 电压类型：2.7v---12.0v
h. 容量范围：0.1F--1000F


二、超级电容与电池比较，有如下特性：
a.超低串联等效电阻（LOW ESR），功率密度(Power Density)是锂离子电池的数十倍以上，适合大电流放电，（一枚4.7F电容能释放瞬间电流18A以上）。
b. 超长寿命，充放电大于50万次，是Li-Ion电池的500倍，是Ni-MH和Ni-Cd电池的1000倍，如果对超级电容每天充放电20次，连续使用可达68年。
c. 可以大电流充电，充放电时间短，对充电电路要求简单，无记忆效应。
d. 免维护，可密封。
e.温度范围宽-40℃～+70℃，一般电池是-20℃～60℃

三、超级电容计算：

      超级电容容量及放电时间计算方法在超级电容的应用中，很多用户都遇到相同的问题，就是怎样计算一定容量的超级电容在以一定电流放电时的放电时间，或者根据放电电流及放电时间，怎么选择超级电容的容量，下面给出简单的计算公式，根据这个公式，就可以简单地进行电容容量、放电电流、放电时间的推算，十分方便。
C(F)：超电容的标称容量；
R(Ohms)：超电容的标称内阻；
ESR(Ohms)：1KZ下等效串联电阻；
Vwork(V)：正常工作电压
Vmin(V)：截止工作电压；
t(s)：在电路中要求持续工作时间；
Vdrop(V)：在放电或大电流脉冲结束时，总的电压降；
I(A)：负载电流；
超电容容量的近似计算公式，保持所需能量=超级电容减少的能量。
保持期间所需能量=1/2I(Vwork+ Vmin)t；
超电容减少能量=1/2C(Vwork2 -Vmin2)，
因而，可得其容量(忽略由IR引起的压降)
C=(Vwork+ Vmin)It/( Vwork2 -Vmin2)
举例如下：
如单片机应用系统中，应用超级电容作为后备电源，在掉电后需要用超级电容维持100mA的电流，持续时间为10s,单片机系统截止工作电压为4.2V，那么需要多大容量的超级电容能够保证系统正常工作？
由以上公式可知：
工作起始电压 Vwork＝5V
工作截止电压 Vmin＝4.2V
工作时间 t=10s
工作电源 I＝0.1A
那么所需的电容容量为：
C=(Vwork+ Vmin)It/( Vwork2 -Vmin2)
=(5+4.2)*0.1*10/(52 -4.22)
=1.25F
根据计算结果，可以选择5.5V 1.5F电容就可以满足需要了。