EDLC超级电容故障，拆开看看问题出在哪

与电池和一次性电池相比，超级电容器的充电速度更快，寿命也更长，例如 CR2032。y2Rednc

但近日，EDN电子技术设计波兰姐妹网站有位作者表示，他一个1F/5.5V超级电容支持的内置RTC控制器出现故障，但他不确定问题出在哪：y2Rednc

我拆开控制器，取出超级电容，测量电容上的电压，大约2V。我以为是控制器放置几天没电了，所以电容放电了。y2Rednc

y2Rednc

我接上电源，过了一会儿，我测量了电容器上的电压，它是 5V，我认为它充电正常。y2Rednc

y2Rednc

然而，驱动程序无法保存设置，内置RTC无法工作。我在断电后测量了电压，结果大约为2V。该控制器基于ATMega微控制器，因此我认为电压降到~2V会触发内置复位电路。处于复位状态的微控制器停止耗电，因此电容器上的电压保持在~2V。y2Rednc

执行系统、晶体管、收发器或微控制器输出、外围系统（可能是LCD显示器），这些当电容器工作时，从电容器中取电并放电的东西，都有可能是被怀疑的对象。y2Rednc

最后，我发现是电容损坏了。。。表现为将电容器的等效串联电阻ESR增加到几十千欧，充电时，端子上的电压立即增加到 5V。然而，电容的短路电流为 37µA，电容缓慢放电。内部电阻上的电压和端子上的电压降至 2V 会导致微控制器复位。y2Rednc

y2Rednc

电容器损耗是电子设备故障的一个非常常见的原因，然而超级电容器损坏对我而言却是第一次遇到。y2Rednc

你遇到过支持单片机或RTC供电的超级电容损坏的情况吗？y2Rednc

3月30日，AspenCore将在上海举办国际集成电路展览会暨研讨会（IIC Shanghai 2023），同期举办的“第25届高效电源管理及宽禁带半导体技术应用论坛”,为大家提供一个高效交流的互动平台，欢迎感兴趣的朋友到场交流。点击或扫码报名：https://m.zhundao.net/event/342548?track=0135y2Rednc

y2Rednc

文章发布后，有很多波兰网友在评论区留言，作者阅读评论后，他表示从@bestler处了解到这是一个标准故障，他高估了支持 RTC 系统运行的超级电容器相对于传统电池和一次性电池（例如 CR2032）的耐用性：y2Rednc

Klasyka jednak. Są takie sterowniki np. temperatury, czy klimaty, gdzie uszkodzony sc w obwodzie rtc powodował niewłączanie się całego urządzenia.（很经典的故障，例如温度或气候，rtc电路中损坏的sc导致整个设备无法打开。）y2Rednc

@tmf指出 EDLC 会溢出并损坏 PCB：y2Rednc

Co ciekawe, widziałem, że taki kondensator tak samo jak bateria może wylać elektrolit, w efekcie być może może dojść do korozji ścieżek, a przynajmniej stworzenia jakiś niewielkich rezystancji pomiędzy ścieżkami.y2Rednc

Pytanie oczywiście jak często pada superkondensator w stosunku do baterii? Ja używam superkondensatorów, bo je lubie i w urządzeniach pracujących non stop od ponad 10 lat nie widzę jakichkolwiek problemów. W układzie mam proste rozwiązanie - dioda Schottkiego z Vcc do superkondensatora i to na dedykowany pin zasilający RTC.y2Rednc

 （有趣的是，我看到这样的电容器，就像电池一样，可能会泄漏电解液，因此走线可能会腐蚀，或者至少会在走线之间产生一些小电阻。y2Rednc

当然，问题是，相对于电池，超级电容器多久会耗尽一次？我使用超级电容器是因为我喜欢它们，而且在已经连续工作 10 多年的设备中，我没有发现任何问题。在系统中，我有一个简单的解决方案 - 从 Vcc 到超级电容器和专用 RTC 电源引脚的肖特基二极管。）y2Rednc

@RitterX指出超级电容内部有两个串联电容器。y2Rednc

To jest kondensator dwuwarstwowy zbudowany w oparciu w węgiel aktywny i aluminiowe elektrody. Patent odkupiony od Amerykanów przez NEC-a w połowie lat '70. Żywotność 5...10 lat czyli jak jest w magnetowidzie to raczej jest do wymiany. Napięcie pojedynczego kondensatora nie przekracza 3V czyli tutaj najprawdopodobniej uszkodzeniu uległ jeden z dwóch połączonych szeregowo.y2Rednc

ESR tych kondensatorów jest spore bo to nie są kondensatory energetyczne. Także maksymalny prąd ładowania i rozładowania jest niewielki. Z zaleceń katalogu NEC albo Muraty, przypominam sobie schemat gdzie nawet w układzie z diodą zwrotną podłączoną do 5V szeregowo jest rezystor ograniczający.y2Rednc

Diagnoza usterki wydaje się pewniejsza nie tyle poprzez pomiar ESR a zmierzenie prądu ładowania w funkcji napięcia. Jeżeli jeden z kondensatorów jest uszkodzony to przechodząc przez przedział 2V...3V powinien popłynąć zdecydowanie większy prąd informując nas o tym, że i sprawna część kondensatora właśnie się poddał napięciu.y2Rednc

（这是一种基于活性炭和铝电极的双层电容器。NEC 在 20 世纪 70 年代中期从美国人手中购买了专利。5…10年的使用寿命，或者像在录像机里一样，宁可更换。单个电容的电压不超过3V，所以这里串联的两个中有一个极有可能损坏。y2Rednc

这些电容器的 ESR 很高，因为它们不是能量电容器。最大充放电电流也较小。根据 NEC 或 Murata 产品目录的建议，我记得一张图表，其中即使在一个串联连接到 5V 的反向二极管的系统中也有一个限流电阻。y2Rednc

故障诊断似乎更可靠，与其说是通过测量 ESR，不如说是通过测量作为电压函数的充电电流。如果其中一个电容器损坏，一个更大的电流应该流过 2V...3V 范围，告诉我们电容器的有效部分刚刚受到电压影响。）y2Rednc

对此，作者表示他想拆开这个损坏的超级电容，看看里面有什么。y2Rednc

作者取下带引线的插头，可以看到电解液和电容器的触点插入金属外壳，这是一种“推入式”连接，无需额外焊接或焊接。y2Rednc

y2Rednc

另一侧的接口连接到金属外壳。y2Rednc

y2Rednc

在外壳中，塑料盖中还有另一个元件。y2Rednc

y2Rednc

它们是两个串联的电容器。外壳类似于纽扣电池。电容器之间有一个弹簧加载的导电垫。y2Rednc

y2Rednc

果然如评论区RitterX所料，里面有两个电容漏液了，但好在并没有溢出电容器外部。y2Rednc

原文发表于AspenCore旗下EDN姐妹网站elektroda，参考链接：Uszkodzenie superkondensatora EDLC (podtrzymanie RTC)、Wnętrze superkondensatora EDLC;Demi Xia编译y2Rednc