- Dr. René Kalbitz
- Kondensatoren
- 10. Februar 2022
- Lesezeit: 10 Min.
Immer im Gleichgewicht – Balancing von Superkondensatoren
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Superkondensatoren (SK) bieten sich aufgrund ihrer im Vergleich zu herkömmlichen Kondensatoren hohen Kapazität als elektrische Energiespeicher an, der in Stromversorgungsanwendungen Batterien ergänzen oder ersetzen kann. Während Batterien ihre elektrische Leistung nur vergleichsweise langsam abgeben, können Superkondensatoren besonders gut mit kurzen Lade- und Entladezyklen sowie Leistungsspitzen umgehen.
Aufgrund von herstellungs- oder alterungsbedingten Schwankungen der Kapazität und des Isolationswiderstandes kann der Spannungsabfall über einzelne Kondensatoren deutlich von ihrer Nennspannung abweichen. Daher ist ein Spannungsausgleich (Balancing, Balancieren) erforderlich, um eine beschleunigte Alterung der Kondensatorzelle zu vermeiden. In der AppNote ANP090 wird der Effekt der ungleichen Spannungsteilung in solchen Reihenschaltungen prinzipiell erklärt. Zur besseren Verständlichkeit lässt sich das Phänomen an einer Reihenschaltung (Serienschaltung) mit zwei Kondensatoren nachvollziehen. Neben der theoretischen Herleitung zeigen einige Messungen sowie Diskussionen anhand praktischer Beispiele auf, welche Ansätze sich für ein passives oder aktives Balancing ergeben. Ziel ist es, einen Überblick über mögliche Balancing-Strategien sowie ein Verständnis für die unterschiedlichen Konzepte zu vermitteln. Abhängig von den Applikationsanforderungen kann der Entwickler dann eine Strategie auswählen und diese entsprechend an die eigenen Randbedingungen anpassen.
Inhalt:
- Spannungsstreuungen und -ungleichgewichte in Kondensatorreihenschaltungen
- Ausgleichsstrom und Abgleichgeschwindigkeit-
- Strategien zum Spannungsausgleich
- Passives Balancing mit Widerständen
- Passives Balancing mit Zener-Dioden
- Passives Balancing mit MOSFETs
- Aktives Balancing mit einem Operationsverstärker
- Aktives Balancing mit einem DC/DC-Wandler
- Messungen und Bauelementedimensionierung
Herunterladen: ANP090
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