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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Goldcap Ladekurve


Autor: Simon (Gast)
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Hallo

Ich verwende in einer Schaltung einen 
Doppelschichtkondensator(Ultracap,Goldcap), um meine Schaltung im Falle 
eines Stromausfalls noch weiter zu versorgen.

Ich lade den Goldcap auf 4,4V.
Ich habe die Schaltung aufgebaut und der Goldcap verhält sich komisch.
Nach dem die Spannung weggenommen wird entläd er sich binnen 10 ms auf 
3,5 V.
Dannach entläd er sich viel langsamer.

Ist das normal bzw. wie verhalten sich Goldcaps wie normale 
Kondensatoren?

Autor: nemon (Gast)
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ist der kondensator für spannungen bis 4,5v ausgelegt?

Autor: Simon (Gast)
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Ja ist er

Autor: Mike (Gast)
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Wie lange hast Du deinen Goldcap denn geladen. Es braucht eine ganze 
Weile (>10 Minuten), um ihn vollständig zu laden.

Gruss
Mike

Autor: BMK (Gast)
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Ich zitier mal was aus dem elektronik-kompendium:

"Der physikalische Aufbau eines Gold-Caps ist mit der Parallelschaltung 
vieler kleiner Kondensatoren vergleichbar. Beim Ladevorgang wird erst 
ein Teil der Kondensatoren aufgeladen, die wiederum die weiter hinten 
liegenden Kondensatoren aufladen. Gerade deshalb ist es wichtig, dass 
dem Gold-Cap bis zu seiner vollständigen Aufladung ausreichend Zeit 
gegeben wird. Unter ausreichend sind 10 Minuten bis zu einer Stunde zu 
verstehen. Ein nur teilgeladener Gold-Cap verliert nach dem Abschalten 
der Spannungsquelle sofort seine Ladespannung!"

Scheint die Erklärung zu sein.

Autor: Markus H. (cairol)
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Das passt schon.
Ein Kondensator läd und entläd sich grundsätzlich nach einer e-Funktion. 
Siehe hier:
http://www.elektronik-kompendium.de/sites/grd/0205301.htm

Berechenn kannst du die Überbrückungszeit so: (Beispiel)


--------------------------------------------------------
Überbrückungszeit (also Entladezeit von Ulade bis Umin):
--------------------------------------------------------
C = 10 uF
Ulade = 19,2 V (Ladespannung)
Umin = 18 V (Mindestspannung der Schaltung)
Rs = 400 Ohm (Serienwiderstand am C zur Ladestrombegrenzung -> Auf 
Verbrauch der Schaltung anpassen und dabei auch den Leistungsumsatz am 
Kondensator beachten!
Bei GoldCaps wichtig: Vor der Bestimmung von Rs auch den ESR aus dem 
Datenblatt anschauen. Bei GoldCaps ist der seeehr hoch, d.h. sie können 
sowieso nur wenig Strom liefern im Vergleich zu normalen Elkos.
Wenn der C nicht ständig geladen und entladen wird, kann Rs dann 
entsprechend klein gewählt werden.)

Mit "Rs" ist hier immer Rs + ESR gemeint!
Bei normalen Elkos kann man den ESR i.d.R. für die Berechnung 
vernachlässigen weil nur ein paar zig Milli-Ohm, bei GoldCaps aber immer 
dazuaddieren)

Imax = Ulade/Rs = 19,2 V/ 400 Ohm = 48 mA (Strom bei voll geladenem C)
Imin = Umin/Rs = 18 V/ 400 Ohm = 45 mA (Strom bei C auf Umin)

tau = Rs * C = 400 Ohm * 10 uF = 4 ms

tü = tau * ln(Imax / Imin) = 4ms * ln(48 mA/45 mA) = 0,26 ms 
(Überbrückungszeit)


EDIT: Gerade EMK's Post gesehen.
Dazu noch folgendes:

--------------------
Ladezeit ausrechnen:
--------------------
Ulade = 19,2 V
Rs = 80 Ohm

tau = R*C = 80 * 10uF = 0,8 ms (auch hier wieder für GoldCaps: Rs + ESR 
rechnen)

tgeladen = tau*5 = 0,8ms * 5 = 4s (Ladezeit)

Wieso 5*Tau? Siehe Elektronik-Kompendium oben!

Gruß,

Cairol

Autor: Markus H. (cairol)
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Nachtrag: Bei der Ladezeit bin ich mir jetzt nicht (mehr) so sicher, ob 
die Formel für normale Kondensatoren hier auch gilt...

Autor: Jörg S. (joerg-s)
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>Ist das normal...
Ein Einbruch ist normal, fast 1V kommt mir aber etwas viel vor.

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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> Ich habe die Schaltung aufgebaut und der Goldcap verhält sich komisch.
> Nach dem die Spannung weggenommen wird entläd er sich binnen 10 ms auf
> 3,5 V. Dannach entläd er sich viel langsamer.
Das wird wohl daran liegen, dass weniger Strom fließt, weil einige ICs 
die Arbeit eingestellt haben.
Was hast du für einen GoldCap?

Ist das so ein uralter mit 300 Ohm Innenwiderstand? Aktuelle 
Doppelschicht-Kondensatoren heißen SuperCap und der zitierte Artikel 
gilt nicht mehr. Die Dinger haben Innenwiderstände im 0,01 Ohm bereich.

Autor: Markus H. (cairol)
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Diese "SuperCaps" oder "UltraCaps" waren mir bislang kein Begriff.
Sind ja verflixt kleine Kraftpakete, was ich gerade so angeschaut habe.

Muss mich wohl mal wieder auf den neuesten Stand bringen... ;)

Autor: Jörg S. (joerg-s)
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>Sind ja verflixt kleine Kraftpakete...
Gibt aber auch große Kraftpakete ;)

Autor: LowRacer (Gast)
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Hi!
Normalerweise hat ein "Goldcap" maximal 5.5Volt und einen sehr hohen 
Innenwiderstand. Somit kann man ihn ohne grossen Schaltungsaufwand an 
DC-Spannungsquellen hängen, es muss jedoch sicher gestellt sein das die 
Nennspannung des Kondensators nicht überschritten wird, sonst droht 
Kapazitätsverlust oder über längere Zeit explodiert er. Leider ist die 
Leistungsausbeute vom "GoldCap" sehr gering, man kann eine 20mA 
Leuchtdiode damit betreiben. Bei einer 1Watt LUMILED-LED macht er schon 
schlapp...
Etwas besseres ist da schon der Ultra-Cap,Green-Cap oder Super-Cap und 
wie sie alle zur Zeit heissen. Etwas anders ist hier auch der Preis, wo 
ein "GoldCap" ein paar EUR kostet sind es beim HighPower Super-Cap mit 
massiven Schraubanschlüssen schon einige hundert EUR. Das 
Schaltungsprinzip ist ähnlich wie beim "Goldcap", aber Vorsicht, das 
anschliessen eines entlandenen Super-Caps kommt am Anfang einem 
Kurzschluss gleich! Deswegen den Kondensator, wenn er parallel z.B. zu 
einem Akku hängt, erst über eine Glühlampe(Drahtwiderstand) aufladen!!! 
UND AUF KEINEN FALL einen Kurzschluss direkt am Kondensator verursachen. 
Der Super-Cap hat zwar nur eine Spannung von 2.5Volt bis 2.7Volt, kann 
aber 100erte von Ampere in bruchteilen von Sekunden liefern! Dann ergibt 
sich z.B. die Leistung P=2.5Vx500A=1250Watt(P=UxI).
Somit kann man mit der "besseren" Leistung nicht nur eine oder zwei LEDs 
betreiben, sondern ein ganzes Fahrrad(siehe Bild). Leider war es mir 
nicht möglich dieses Hybrid-Fahrrad nur mit Super-Caps zu betreiben. 
Deswegen sind 18 Super-Caps vom Typ GreenCap 700F/2.5V parallel zu einem 
37V/28Ah LiPO Akku geschaltet.
Die Funktion vom Kondensator ist hier eindeutig, wird sehr stark 
beschleunigt, liefert der Kondensator kurzzeitig den nötigen Strom.
Wird bei der Recouperation beim bremsen wieder kurzzeitig sehr hoher 
Strom in den Kreis zurückgeführt, holt der Kondensator den Strom auf und 
gibt diesen nach und nach an den Akku weiter. Bis heute funktioniert 
mein Fahrrad, der "LOWRACER HYBRID" ohne Probleme. Durch die grosszügig 
ausgelegte Kapazität der Akkus&Kondensatoren kann man auch eine Radtour 
machen wenn nicht sehr viel Lust hat in die Pedale zu treten!
Wer mehr Interesse hat kann auch auf meiner HomePage
www.Chrisy.Crazy.lu  vorbeischauen!

Autor: LowRacer (Gast)
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Die Nachfrage ist wohl grösser wie ich gedacht hatte:
Hier extra ein Bild vom LiPo-Akku mit SuperCaps! Der LiPo-Pack besteht 
aus 360 kleinen 650mAh Zellen die paarweise mit einer Balancerelektronik 
verschaltet sind. In der Mitte sind SuperCaps der Firma Samwha mit 
2.5Volt und 700Farad. Der Nachbau dieses PowerPacks ist eigentlich kein 
Problem. Aber Vorsicht mit den SuperCaps, beim ersten Anschluss 
unbedingt die Kondensatoren über einen Drahtwiderstand oder z.B. eine 
230V/60W Glühbirne aufladen!! Wenn nicht, gibt's heisse Kabel und 
verbrannte "Flossen".....

Autor: Lowracer (Gast)
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Schaut mal bei SAMWHA also "Green Cap" rein...
Wer hochkapazitiv mehr wissen möchte, hier ein kurzes Video:

http://www.youtube.com/watch?v=jUc2REcYS3E

Autor: Ernest Koff (Firma: XXXXXX) (erkoff11)
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Hallo
 welche Ladestrategien gibts beim 
Doppelschichtkondensator(Ultracap,Goldcap)?
Danke
Ernest

Autor: Ernest Koff (Firma: XXXXXX) (erkoff11)
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Hallo
 welche Schutzschaltung gibts beim 
Doppelschichtkondensator(Ultracap,Goldcap)?
Danke
Ernest

Autor: Zipp (Gast)
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Hmm. Ein gekaperter Thread... Jetzt aber.

Autor: Mike J. (emjey)
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@ Ernest
Du musst eigentlich nur aufpassen dass die Spannung am Kondensator nicht 
höher als erlaubt wird und es empfiehlt sich den Lade-Entlade-Strom zu 
begrenzen.

Wenn der Innenwiderstand des Kondensators 300 Ohm groß ist dürfte er 
beim laden eigentlich nicht zu sehr warm werden und man kann ihn ohne 
Strombegrenzung an bis zu 5.5V/2.5V/1.8V ... je nach Typ anschließen.

Autor: freumer (Gast)
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kleiner tipp am rande:
ein elko parallel zum goldcap schadet i.d.r. nicht, macht ihn aber beim 
entladen ein bisschen stabiler

Autor: LowRAcer (Gast)
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@erkoff11
Einen Goldcap(5,5V) kann man direkt einfach so an die Spannung legen, 
aber nicht mehr als die Nennspannung!
Bei Supercaps/Ultracaps/Greencaps(2,5V/2,7V DoubleLayer) geht das nicht 
mehr, der Innenwiderstand beträgt nur noch wenige milliOHM. Das beste 
ist den Kondensator mit einem kurzschlussfesten Labornetzgerät 
aufzuladen, und hier auch nicht wieder mehr wie die Nennspannung! Wer 
kein Labornetzgerät hat, Voltmeter an den Kondensator anschliessen und 
über eine 21W Glühlampe vom KFZ aufladen, die Glühlampe ist dann der 
Ladewiderstand. Achtung keine Kurzschlüsse fabrizieren, sonst sind die 
Anschlüsse weggebrannt!
Falls die angelegte Spannung die Nennspannung übersteigt, explodiert der 
Kondensator nicht, er wird auch nicht heiss. Es breitet sich nur ein 
grosser Kapazitätsverlust aus und das macht diesen Kondensator in einer 
Kondensator batterie zum schwächsten Glied, also unbrauchbar!

Autor: BMK (Gast)
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Wer sich mal interessiert, wie eine professionelle Ladeschaltung
für einen solchen UltraCap 680F 2,7V ausschaut, der möge sich mal
das hier betrachten:
http://www.hanser-automotive.de/fileadmin/heftarch...

Autor: Mika (Gast)
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Bitte schreiben Sie, welche Art von Motor in der Konstruktion verwendet 
Hybrid.Speedbike !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

Autor: LOWRACER (Gast)
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@Mika

Altes System ist mit 4 DC-Motoren und das neue System ist mit einem 
BrushLess DC-Naben-Motor. Die Kondensatoren stabilisieren die Batterie 
und wirken als "ChargePump" für den Controller. Ohne Kondensatoren in 
hohem Belastungszustand gehts gar nichts!!!
Schau mal auf meiner HP www.Chrisy.Crazy.lu

Autor: poweroff (Gast)
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Den cap erst formieren.
also 1 stunde an maximale Spannung.
dann hält er langedie Spannung ohne spannungsquelle.
200mikroampere kosten 0,2 Volt sofort.sonst ultracaps o.ä. nehmen oder 
Geld zurück.

Autor: S. Landolt (Gast)
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Ihn dünkt', er säh' 'nen guten Tipp,
  und kratzte sich am Kinn.
Er guckt' nochmal und merkt' es war
  ein Satz mit wenig Sinn.
"Nach dieser langen Zeit", sprach er,
  "ist 'Geld zurück' nicht drin."

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