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怎么解决蓄电池组预充电和超级电容充放电应用中电阻稳定性的难题

2017-5-22 14:12:55      点击:

电容是一种以电场形式储存能量的无源器件。在有需要的时候,电容能够把储存的能量释出至电路。电容由两块导电的平行板构成,在板之间填充上绝缘物质或介电物质。图1和图2分别是电容的基本结构和符号。

电容符号

当电容连接到一电源是直流电 (DC) 的电路时,在特定的情况下,有两个过程会发生,分别是电容的 “充电” 和 “放电”。


若电容与直流电源相接,电路中有电流流通。两块板会分别获得数量相等的相反电荷,此时电容正在充电,其两端的电位差vc逐渐增大。一旦电容两端电压vc增大至与电源电压V相等时,vc = V,电容充电完毕,电路中再没有电流流动,而电容的充电过程完成。

蓄电池放电后,用直流电按与放电电流相反的方向通过蓄电池,使它恢复工作能力,这个过程称为蓄电池充电。蓄电池充电时,电池正极与电源正极相联,电池负极与电源负极相联,充电电源电压必须高于电池的总电动势。充电方式有恒电流充电和恒电压充电两种。

在电容充放电和电池组预充电电路中,常用到以下三种电阻:

黄金铝壳电阻、铝壳线绕电阻以及平面功率电阻

黄金铝壳电阻、铝壳线绕电阻以及平面功率电阻



以上三种电阻共同点在于,电阻元素要么是绕制在绝缘骨架上的电阻丝,要么是附着在绝缘基体上的电阻浆料。在长时间加载额定功率工作的时候,黄金铝壳电阻和铝壳电阻的绕线丝可以通过绝缘填充物以及外部的铝壳散热,平面功率电阻也可以通过陶瓷基体和外加的散热器进行散热。但是,当瞬间的脉冲涌入的时候,热量没有足够的时间散出,所以热量会聚集在本来就很少的电阻元素上。瞬间的脉冲能量极有可能导致电阻受损或直接失效。


另外,无论是黄金铝壳电阻还是铝壳线绕电阻,其体积笨重,不利于节省空间和减轻重量。

那么如何才能兼顾小体积,高能量,抗脉冲及高可靠性?答案是使用实心无感陶瓷电阻。

实心无感陶瓷电阻


实心陶瓷合成电阻并不是一种新的电阻技术,早在1927年由KANTHAL公司的前身CARBORUDUM公司发明,如今KANTHAL隶属于瑞典SANDVIK集团,一个年销售额超过100亿美金的集团公司。


实心陶瓷合成电阻和线绕电阻最重要的区别在于,它通体导电,完全无感,能量密度极高。相比于线绕电阻,实心陶瓷电阻器给设计者们提供了更小巧紧凑的结构。例如,一个额定功率20W,额定能量150J的线绕电阻,长度大概是70mm,直径大概为10mm。在相同的电气参数下,一个轴向引脚的实心陶瓷电阻,长度不超过20mm且直径小于8mm。

绕线电阻与无感陶瓷电阻的区别




实心陶瓷电阻的另一个主要特点就是可靠性极高,不会像线绕电阻出现断线或者膜式电阻烧毁的情况。这也是为什么实心陶瓷电阻一直应用于军用设备和航空航天领域的原因。实心陶瓷电阻作为电动汽车电池预充电电阻使用,能保证在最极端的情况下不发生损坏,可靠性极高,且体积只有线绕电阻的20%或更小,价格和线绕电阻相当。下表所示为实心陶瓷电阻的典型应用:





实心陶瓷电阻的典型应用

电容几乎存在于所有电子电路中,它可以作为“快速电池”使用。如在照相机的闪光灯中,电容作为储能元件,在闪光的瞬间快速释放能量。