Современная электроника №9/2023

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ 18 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 9 / 2023 годаря сверхнизким значениям ESR они имеют низкий импеданс вблизи точки своего резонанса . А более низ - кий импеданс уменьшает пульсации переменного тока в силовых цепях . Различные испытания показывают многократное снижение амплитуды пульсаций в цепях с полимерными конденсаторами по сравнению с обыч - ными танталовыми конденсаторами с низким значением ESR. Характеристики полимерных кон - денсаторов остаются стабильными в течение долгого времени , эта ста - бильность важна для промышлен - ных и автомобильных приложений , где , как правило , происходят значи - тельные колебания рабочих темпе - ратур . Повышенные температуры могут вызывать потерю до 90% и более эффективной ёмкости обычных элек - тролитических конденсаторов , а это означает , что обычные конденсаторы не обеспечивают должных характери - стик в реальных условиях эксплуата - ции . Гибридные конденсаторы добав - ляют к стабильности ёмкости ещё одно измерение . В типичных услови - ях эксплуатации их ёмкость остаётся неизменной – и на высоких частотах , и при низких температурах – факторах , уменьшающих ёмкость конденсаторов с обычным жидким электролитом . Для обычных электролитических конденсаторов характерны проблемы безопасности , способные привести к их короткому замыканию и выходу из строя . Угроза безопасности возни - кает , когда электрические или меха - нические напряжения создают дефек - ты или разрывы в оксидной плёнке , образующей диэлектрик конденсато - ра . Полимерные же конденсаторы спо - собны к самовосстановлению , кото - рое устраняет этот аварийный режим . В случае гибридных конденсаторов начинает действовать дополнитель - ный механизм самовосстановления , так как жидкий электролит вызыва - ет поток тока вблизи дефекта , восста - навливая оксидный слой алюминия . Повышенная безопасность полимер - ных и гибридных конденсаторов име - ет большое значение как с технической точки зрения , так и с финансовой . Для безопасной эксплуатации раз - работчики , как правило , использу - ют обычные танталовые конденса - торы при напряжениях на 30–50% ниже их номинального напряжения . Это общепринятое в инженерной практике занижение номинальных параметров ведёт к необходимости использования конденсаторов боль - ших размеров и стоимости . Напротив , для полимерных конденсаторов мож - но рассчитывать на работу при 90% от номинального напряжения . В 2017 году LELON начала выпуск двухслойных электролитических кон - денсаторов EDLC (Electrolytic Double Layer Capacitor), другие названия – суперконденсаторы или ионисторы . Приборы выпускаются в корпусах в виде « монеты » (Coin Type, рис . 10) и обычных корпусах Radial, Snap-in с ёмкостями до 120 Ф ( рис . 11). EDLC находят применение в самых раз - личных отраслях промышленности , автомобилях и других транспортных средствах , энергетике , в бытовых при - борах и так далее , области примене - ния EDLC, рекомендуемые компанией LELON, приведены на рис . 12. Коротко рассмотрим устройство и особенности применения суперконден - саторов . В настоящее время получили широкое распространение устройства , потребляющие высокую мощность в течение короткого времени , напри - мер , реле , электродвигатели , импульс - ные излучатели и другие устройства и системы . Для них не всегда можно использовать аккумуляторы , так как в них могут возникнуть сложности с Рис . 10. Корпус конденсатора Coin Type Рис . 11. Обычные корпуса конденсаторов формированием мощных кратковре - менных токов . Для таких ситуаций стали использовать суперконденса - торы , которые можно устанавливать вместо аккумулятора или в комби - нации с ним . Для изготовления этих элементов и применяется технология EDLC. Суперконденсаторы представ - ляют собой электролитические кон - денсаторы с большими показателями удельной мощности . Они отличаются лучшими техническими характеристи - ками , чем аккумуляторы . Эти элемен - ты быстрее заряжаются и разряжают - ся , схематично устройство ионистора показано на рис . 13. Основные харак - теристики ионисторов : внутреннее сопротивление ( измеряется в мОм ), максимальный ток ( А ), номинальное напряжение ( В ), ёмкость ( Ф ), пара - метры саморазряда . В качестве элек - тродов в приборах применяется акти - вированный уголь или углерод на вспененной основе . Эти компоненты помещаются в электролит . Сепаратор предназначен для защиты устройства от короткого замыкания электродов . Существуют и другие варианты кон - струкций ионисторов , выпускаемых различными производителями . Суперконденсаторы могут нака - пливать заряды в тысячи и миллио - ны раз больше , чем обычные электро - литические конденсаторы , и работают быстрее эмуляторов . Это обусловлено тем , что суперконденсаторы создают статистические заряды на твёрдых телах , а батареи зависят от медленно протекающих химических реакций . Батареи характеризуются более высо - кой плотностью энергии , а ионисто - ры – более высокой плотностью мощ - ности . Суперконденсаторы способны функционировать при довольно низ - ких напряжениях , а для получения большего напряжения их нужно после - довательно соединить . Такой вариант 0,15 Ф , 0,3 Ф Ф 4 × 7 мм Ф 5 × 12 мм 1 Ф Ф 8 × 13 мм 3 Ф Ф 8 × 20 мм 15 Ф Ф 12,5 × 25 мм 35 Ф Ф 16 × 35 мм 70 Ф Ф 18 × 40 мм 120 Ф Ф 18 × 40 мм