배터리에 직접 연결된 커패시터가 에너지를 소비합니까?


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이 예에서

개략도

이 회로 시뮬레이션CircuitLab을 사용하여 작성된 회로도

캡을 3V로 처음 충전 한 후 전류가 차단되지만 시간이 지남에 따라 배터리에서 에너지를 소비합니까? 안전한가요?


나는 당신이 또 다른 (관련된) 질문을하고 있다고 생각했습니다 ...이 회로에서 배터리에 의해 주어진 에너지 (이론적으로)는 CV이지만 커패시터에 저장된 에너지는 절반입니다. 나머지 에너지는 배터리와 EM 복사에서 열 형태로 사라집니다. 따라서 이론적으로 이상적인 커패시터조차도 약간의 에너지를 낭비합니다.
Kartik

답변:


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누설 전류는 배터리를 방전 시키며, 배터리의 자체 자체 방전과 비교할 때 크게 그렇지는 않습니다.

알루미늄 전해는 100nA의 장기간 누출 될 수 있으며, 이는 버튼 셀의 자체 방전과 비교할 때 그리 많지 않습니다. 이 크기의 전형적인 e-cap의 보장 된 최대 값은 3 분 후 0.002CV 또는 400nA (둘 중 큰 것)입니다. 대부분의 부분이 그것을 크게 이길 것입니다. 일부 SMD 부품은 거의 좋지 않습니다.


두 번째 질문은 이것이 안전한지 여부입니다. 일반적으로 그렇습니다. 그러나 엔지니어링에는 거의 항상 예외가 있습니다. 3V 배터리의 전류 용량이 크거나 (아마 보호되지 않은 18650 Li 셀) 커패시터가 6.3V 탄탈륨 커패시터와 같은 경우 커패시터를 배터리에 연결하면 '점화'이벤트가 발생할 위험이 있습니다 (화상 불꽃 촬영) 밝은 빛과 유해한 연기가 나옵니다). 수십 옴의 직렬 저항을 추가하면 위험을 상당히 줄일 수 있습니다.


"3 분 후이 크기의 전형적인 e-cap의 보장 된 최대 값은 0.002CV 또는 400nA (둘 중 큰 것)입니다. 흥미 롭습니다. 소스는 무엇입니까?
Mister Mystère

커패시터 데이터 시트, 예 : 니치 콘.
Spehro Pefhany

@SpehroPefhany 어떤 시리즈를 기억하십니까? 얼마 전만해도 누설이 적은 전해액을 찾고 있었기 때문에 0.01CV 또는 3uA (둘 중 더 큰 값)가 가장 좋았습니다.
비트 시프트

@bitshift Mouser에서 소량 구매할 수 있는 UKL 시리즈를 사용해보십시오 . 0.002CV 또는 200nA. 그러나 많은 제조사들은 아시아에서 인기가 많기 때문에 포트폴리오에서 누출 유형이 적으며 유통에서 찾기가 더 어렵습니다. 정규 부품의 일부 라인은 실제로 (보증없이) 잘 작동하지만 일부 ESR이 더 큰 부품은 이유가 무엇이든 누출이 적은 경향이 있습니다.
Spehro Pefhany

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정상 상태 (장시간 후)에 이상적인 커패시터는 배터리에서 큰 전류를 끌어 오지 않습니다. 실제 커패시터는 약간의 누설 전류를 발생시킵니다. 누설 전류의 양은 커패시터의 유형에 따라 다르며 전해액은 필름 및 세라믹보다 누설이 더 높습니다.


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"이상적인 커패시터"는 무한 전류의 급격한 증가로 이상적인 배터리 (이상적인 제로 인덕턴스 배선 포함)에서 즉시 충전됩니다. 내부 저항이 0이 아닌 실제 배터리와 전류의 RC 시간 상수가 0으로 떨어지는 것에 대해 이야기하고 있다고 생각합니다.
Peter Cordes

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@PeterCordes 당신이 맞다면, 이상적인 커패시터이지만 실제 배터리와 배선을 고려하고있었습니다.이 경우 전류가 크게 시작되어 기하 급수적으로 0으로 감소합니다. 그러나 만약 당신이 지적한대로 둘 다 이상적이라면 전류가 흐르고 뚜껑이 즉시 충전됩니다.
John D

네, "현재에 대한 RC 시간 상수가 감소 할 말 뜻 으로 하지"제로 "제로". 그것이 내가 nit-picking을 위해 얻는 것입니다 : P
Peter Cordes

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이상적인 커패시터는 DC에 대한 개방 회로이므로 전류가 흐르지 않으며 커패시터가 완전히 충전 된 후에 에너지가 소비되지 않습니다.

그러나 실제 커패시터에는 약간의 누설 전류가 있으므로 실제 수명에서는 초기 충전 후 배터리에서 에너지가 매우 느리게 소비됩니다.


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"절연 저항"이라는 것을 확인해야합니다

나는 Murata에서 인용한다 :

모 놀리 식 세라믹 커패시터의 절연 저항은 커패시터 단자 사이에 리플없이 DC 전압을인가하면서 설정 시간 (예 : 60 초) 후인가 전압과 누설 전류 사이의 비율을 나타냅니다. 커패시터의 절연 저항의 이론적 인 값은 무한하지만, 실제 커패시터의 절연 된 전극들 사이에 전류 흐름이 적기 때문에 실제 저항 값은 유한하다. 이 저항 값을 "절연 저항"이라고하며 Meg Ohms [MΩ] 및 Ohm Farads [ΩF]와 같은 단위로 표시합니다.

누출이 얼마나 많이 발생하는지 대략적인 예를 위해 내가 가지고있는 데이터 시트 (부품 번호 : GRM32ER71H106KA12 )를 확인했습니다. 아래 이미지를 확인하십시오.

여기에 이미지 설명을 입력하십시오

정상 상태에서 커패시터의 동작을 완전히 이해하려면 (콘덴서를 배터리에 직접 연결하는 것과 같이) 다음 기사를 읽는 것이 좋습니다. http://www.murata.com/support/faqs/products/capacitor/mlcc/ char / 0003


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이 시나리오에서 배터리의 극성이 바뀌면 이상적인 커패시터조차도 배터리에 맞게 극성을 변경하기 위해 전류를 소비합니다. 그러나이 경우 실제 커패시터 만 스프링 효과로 인해 에너지를 소비 할 수 있습니다. 즉 커패시터 가장자리에서 전하가 누출됩니다. 그러나 커패시터의 유형과 커패시터를 만드는 데 사용되는 재료에 따라 다릅니다.

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