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性能测试方法

浏览次数: 日期:2015年1月12日 14:31

容量测量
Capacitance Measurement

    超级电容器表现出显著的“非传导性吸收”储能方式,因此用传统的方法将不能准确地测量出超级电容器的容量,比如用实验室常用的LCR表等,测量超级电容器的容量将是不准确的。下面我们列出一种超级电容器容量的测量方法,这种测量方法是基于RC时间常数计算出来的。
    下面的测试电路可以在实验室里很容易建立起来,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(△V/△t)。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,超级电容器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。
    由于超级电容器结构的特殊性,电容在测试前必须进行完全的放电,这样才能得到比较准确的结果,如果超级电容在测试前已经充过电,那么最好将电容两端子短路15分钟以上,以使电容完全放电。


流入电流测量
Inflow Current Measurement:

    由于超级电容器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,具体如下表所示。
    这些典型曲线是由下面的电路进行测量的,电容在测量前被短路了两天,这样被储存的能量就会被完全释放。
    只有当介质吸收电源为0时,此时的流入电流才是漏电电流,这大概需要连续充电72个小时才能达到,此时漏电流大概为几个微安。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,数值参看上图。
 

直流阻抗与交流阻抗测量
Internal Resistance and ESR (equlvalent series resistance)Measurement

    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主流内阻,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,内部抗阻=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—1.5倍之间。

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