Сегодня ионисторы (суперконденсаторы) перешли из разряда экзотики в обычные радиодетали и стали доступны всем – цены резко упали и есть много магазинов с хорошим ассортиментом, поэтому решено написать статью о схемах и самодельных проектах на основе суперконденсаторов.

Что значит суперконденсаторы

В суперконденсаторах (также известных как ультраконденсаторы или ионисторы) используются электродные материалы с большой площадью поверхности и тонкие электролитические диэлектрики для достижения емкости на несколько порядков больше, чем в классических конденсаторах. Суперконденсаторы с номиналом в фарады могут использоваться для накопления энергии, подвергаясь частым циклам зарядки и разрядки при высоком токе и короткой продолжительности. Другими словами, суперконденсаторы идеальны где требуется быстрая зарядка для удовлетворения кратковременной потребности в электроэнергии, то есть для устранения перерывов в питании от нескольких секунд до нескольких минут, и их можно быстро зарядить.

Этот материал посвящен универсальному суперконденсатору 1 Ф / 5,5 В. Максимальное рабочее напряжение суперконденсатора 1 F составляет 5,5 В, а его внутреннее сопротивление находится в диапазоне от 15 Ом до 30 Ом. Допуск по емкости составляет от –20% до 80%, а диапазон рабочих температур от -25 до +70 градусов. Также помимо суперконденсатора, для экспериментов понадобится ещё несколько радиокомпонентов. Итак, нужно подготовить небольшую коммутационную плату (на базе макетки), чтобы установить еще несколько компонентов.

Поскольку быстрым и безопасным источником зарядки суперконденсатора будет источник питания USB, позже был добавлен штекер USB Type-A для удобства. Вот принципиальная схема:

Резистор 10 Ом (R1) предназначен для ограничения пускового тока заряда (разряженный суперконденсатор будет как короткое замыкание на источник питания), а диод Шоттки 1N5819 (D1) предназначен для защиты от обратного тока. Очевидно, что включение D1 приводит к небольшому падению напряжения, поэтому в некоторых устройствах было бы лучше выполнить обход его перемычкой. Сборка была протестирована с регулируемым источником питания 5 В / 500 мА, и C1 потребовалось от 30 до 60 секунд, чтобы достичь 4,7 В. После этого подключили один 5-мм синий светодиод (с резистором 1 кОм последовательно) через C1 и наблюдался свет в течение примерно трех минут (и слабое свечение в течение ещё нескольких минут впоследствии).

Индикатор заряда ионистора

Вот дополнительный индикатор заряда, собранный на одной части двойного компаратора LM393 (IC1). Синий индикатор (LED1) в цепи загорится, когда напряжение на суперконденсаторе (C1) достигнет предварительно определенного значения, установленного многооборотным подстроечным резистором 10K (RP1). Можете обойтись без второго резистора 10 кОм (R3A), но будьте готовы снова подстраивать RP1.

Светодиодный драйвер

Суперконденсаторы – хороший выбор для питания небольших источников света, потому что они могут заряжаться очень быстро и держат гораздо больше циклов зарядки / разрядки, чем любые аккумуляторные батареи. Хотя для управления светодиодом от суперконденсатора необходим только один токоограничивающий резистор, попробуем драйвер постоянного тока, основанный на дискретных компонентах, а не на простом резисторе.

Приведенная схема была успешно протестирована с 5-мм светодиодами красного, зеленого, синего, желтого и белого цветов. Это не что иное, как классическая схема генератора постоянного тока. Здесь диоды 1N4148 (D2 – D3) устанавливают базу BC547 (T1) примерно на 1,2 В, что определяет падение напряжения на резисторе 27 Ом (R5) на уровне 0,5 В, а значит ток через R5 (и, следовательно, LED2) постоянен и составляет около 18 мА.

Теперь надо согласовать эти три блока, дополнив базовую схему индикатором заряда и драйвером LED. Токоограничивающий резистор выбран 10 Ом, чтобы ограничить максимальный зарядный ток до (5–0,3 / 10) 470 мА. Это приводит к длительному времени заряда из-за экспоненциального профиля зарядки и меньшему потреблению, поскольку суперконденсатор заряжается только до 4,7 В.

В общем основа схемы заложена, элементы изучены, а дальше берите подходящий ионистор, рассчитывайте номиналы деталей и внедряйте в свои новые проекты. Всем удачи!