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超容测试方法

2024-04-18

容量测量:

如下图测试电路,核心是用一个具有恒流输出及电压限制的功率电源作为充电电源。




电容两端的充电电压波形可以通过一个数字示波器进行记录。通过示波器的光标,可以很 方便地读出电压从 1.5V 上升到 2.5V 所用的时间,基本的计算公式如下:i=C(△V/△t) 公式变换为:C= i(△t/△V)。充电电流设定为 1A,电压变化范围△V=2.5V-1.5V-1V 那 么 C=△t,在这个示例中,超级电容的容量在数字上与电容从 1.5V 充电到 2.5V 的时间相 等。时间单位为秒。由于超级电容结构的特殊性,电容在测试前必须进行完全的放电。

流入电流测量:

由于超级电容表现出明显的非传导性介质特性,所以测量实际的自放电或者自漏电数 值是比较困难的。当一只超级电容被充电至工作电压的过程中,流入电流是很大的,并且 逐步变小。此时流入电流是介质吸收电流与电容漏电流之和。介质吸收电流是作为能量储 存,但深度存储需要比较长的时间,电容的流入电流与时间是对数关系,具体如下所示。



只有当介质吸收电流为 0 时,此时的流入电流才是漏电电流,这大概需要连续充电 100 个小时才能达到,此时漏电流大概为几微安。在这个点以后,为了继续测量流入电 流,需要使用一只准确的微伏表与一只比较大的电阻。

直流阻抗与交流阻抗测量:

串联等效阻抗或者交流阻抗可以通过 LCR 电桥在 1kHz 下进行测量。这种方法测量的 结果是比较准确的。另外一种方法是测量所谓的直流阻抗,可以用同一种仪器,但这种方 法测量的结果是不准确的,误差比较大。

下图是用电容容量测量电路获得的充电电压曲线,起始阶段的局部放大图如下图所 示,当用 1A 的电流进行充电时,瞬间发生的电压阶跃可以被用来计算交流内阻,直流内 阻或者 DC 阻抗等于阶跃电压值除以 1A 的电流,对于内阻很低的电容,可以用更大的电流进行测量。



在这个示例中,内部阻抗=初始电压阶跃/充电电流=0.15V/1A=0.15Ω,研究得出,直 流阻抗是交流阻抗的 1.1 至 1.5 倍之间。


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