無電池電子設備的驅動方法

無電池電子設備的驅動方法
     雙層電容器技術的最新發(fā)展已 使它能夠代替特定二次電力存儲應用中的再充電電池（參考文獻 1）。電容器提供了相對于再充電電池的明顯優(yōu)勢，其中包括實際無限次數(shù)的充電/放電周期、短路情況下的生存能力、只需要過壓保護的簡單充電電路。另外，存儲電容器可快速充電，并且當產(chǎn)品到達工作壽命終點時，不會引起有毒廢物處理問題。 


      本設計實例通過描述一種強力驅動電容器充電器，由此延伸了早先的思路。強力驅動式發(fā)電機和高值電容器的組合為應急設備和生存工具包提供了一種高度自主和保持環(huán)境清潔的供電方法。這種另類的“可更新”能源的應用涵蓋了多種現(xiàn)代便攜式電氣和電子設備，其中包括手機、MP3 播放器、調幅/調頻收音機、PDA、手持式 PC、閃光燈。 


      強力供電的電容充電器只包含幾個元件：存儲電容器、橋式整流器、保護電容器不受過高電壓影響的限壓齊納二極管對于實際的儲能實驗，你可使用最高額定電壓為 5.5 V的 1F 或 0.47 F電容器，比如 NEC-Tokin America 公司的產(chǎn)品。如需要更大的存儲容量，你可使用電容量更高的電容器，比如 Elna 公司 的 100 F 2.5 V Dynacap。 


      你可把燈泡從廉價的人工供電的閃光燈中取出，并把它的發(fā)電機當作電容充電器。另外，目前市場上出現(xiàn)的各種人工供電的產(chǎn)品提供了做實驗的可能性。對于更高的輸出，你可使用一臺固定的自行車驅動式發(fā)電機。根據(jù)個人提供的踏板力量的不同，這些發(fā)電機能提供20W至100W的平均功率。圖4中的曲柄啟動式閃光燈最初是點亮一支2.5V、0.15A鎢絲燈泡，它在全亮度時消耗大約0.4W。但是，測量結果表明：該發(fā)電機可以提供更多電力，并能在大約10秒內把1F電容器充到5V。以下公式可計算存儲在電容器（電容值為 C）中的能量：E=1/2C×VMAX2=12.5J，而以下公式則可計算各種時間的平均最大強力發(fā)電量 T：TMAX=E/T=12.5/10=1.25 W。 


    你可使用以下公式來計算電容器的端子電壓在從最高變?yōu)樽畹偷耐瑫r，電容器在放電周期內能夠提供的有效能量EEFF：EEFF=1/2C(VMAX2-VMIN2)，其中VMAX2和VMIN2分別代表了施加到被供電設備的最高和最低工作電壓。你可串聯(lián)或并聯(lián)存儲電容器。在這兩種情況下，都應確保電路為電容器包含適當?shù)倪^壓保護。為了獲得增添的電壓，你可添加一個直流/直流開關穩(wěn)壓器來產(chǎn)生穩(wěn)定的輸出電壓。


      一些重要的設計考慮事項是關于二極管橋式整流器和齊納二極管DZ 的最高電壓和電流額定值。對曲柄啟動式發(fā)電機的實驗測量得到了其開路電壓的以下近似值：最高電壓10 Vrms、峰值電壓14 V、最高短路電流 200 mArms。對于這種應用，一種具有20V最低峰值反向電壓和0.5 A最低正向電流的廉價橋式整流器提供了足夠的余量。DZ的擊穿電壓額定值應該略低于存儲電容器的最高工作電壓，而二極管的額定功率——在本應用中是 2 W——應超過發(fā)電機的最大輸出電流和齊納二極管的傳導電壓的乘積。

  來源:xiangxueqin