電気二重層コンデンサの直列回路

電気二重層コンデンサの直列回路で教えてください。

1.5F，5.5V，等価直列抵抗30Ω（1kHz）を３個使用して耐圧をあげたいと思っています。

１個の場合の等価回路は，

－30Ω－1.5F－

と考えれば良いと思うのですが，３個直列の場合，

－30Ω－1.5F－30Ω－1.5F－30Ω－1.5F－

なのですが，これは

－90Ω－0.5F－

と考えて差し支えないでしょうか？

また，ESR30Ωが，f=1kHzとなっているのですが，DCで使用する場合，ESRの値の
変動を考慮する必要がありますでしょうか？　また変動はあるものでしょうか？

No.2 回答者： xitian 回答日時： 2011/06/08 14:16

そういうことでしたらDCDCコンバータの出力に順方向電圧の小さいショットキダイオードを入れて逆流を止め、その下流の５Vにコンデンサを入れるという手もありそうですがどうでしょう。

もし、CPUの動作の下限を４Vまで保障できれば、４．８Vから４Vまで降下する間の動作が期待でき、仮に１A消費するとして１．５ＦのコンデンサでＱ＝ＣＶよりざっと１．２秒（超概算ですが）動作できることになります。（５W？　巨大放熱器付きワンチップマイコンというのでもないかぎりそんなに食うとは思いませんが）　その場合、リセットＩＣの電圧もそれなりに設定する必要があります。たとえば電源電圧４．８～５Ｖ、ＣＰＵ動作保障３．８～５Ｖ，リセット電圧４Ｖ、など。

この回答への補足

なるほど！　動作電圧をチェックする必要がありますが，その手がありましたか！
問題は，30ΩもあるESRでしょうか。使っているのは，すみません，1Fでした。
30Ω，1F，5.5V
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-00239/

同形では，10Ω，1.5F，5.5Vもあります・・・
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-04250/
が，もし，1Aも消費したら，ESRにより電圧は相当下がってしまうことにならないでしょうか。
かなりの本数並列に接続して，ESRを下げる必要があるように思うのですが・・・。

それで，入手したばかりなのですが，10F，2.7V，25mΩもあります。
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-04251/
この場合，２本を直列にせざるを得ないですが・・・。

DCDCはコーセルのSUS60505です。4.5-9V入力で，5V，1A出力です。入力側が定格オーバーですが，12V位でも問題なく動作しているので，大きな電圧降下範囲（12-4.5，実測で下側3.7V位）で動作することを期待しています。（もちろん壊れる可能性はありますが，その場合は，SUS61205を使おうと考えています。この場合，18-9Vが入力仕様です。）
http://www.cosel.co.jp/jp/products/sub05-1_01.html
http://www.cosel.co.jp/jp/products/pdf/CMJ_SUS-S …
それで，逆流防止について聞いてみたところ，もともと逆流はしない設計になっているそうです。また，外付け抵抗で5%の電圧出力アップが可能とのことでした。つまり，5.25Vですね。

マイコンは，3048Foneですが，動作電圧は±10%となっていました。4.5V～5.5Vでしょうか。とすると，5.25から4.5Vになりますので，差は0.75V。1.5Fとすると超概算で1.1秒でしょうか。

ただ，ESRも問題なので，10F，2.7V，25mΩを使うと最低でも2直列にせざるを得ないかと思います。DCDCもESRがあまり小さいと起動しなくなるとメーカーに聞きました。充・放電を切り替える回路をつけないと難しいような気がしますが，ご意見いただけませんでしょうか。

補足日時：2011/06/08 18:09

No.1 回答者： xitian 回答日時： 2011/06/07 21:44

3個を直列にしてもわずかの漏れ電流のばらつきでそれぞれにかかる電圧は大きく違ってしまいます。

耐圧が3倍になることはまったくあてにならないことになります。1個のコンデンサの漏れ電流が0で他の2個が0以上であればすべての電圧が漏れの無いコンデンサにかかることになります。確実に期待できるのは1倍以上ということくらいでしょう。昔の貧しい時代はコンデンサを直列にして耐圧を上げると称する回路がありましたが、これが可能なのは漏れ電流のばらつきが１０％以内というようなコンデンサが必要になります。電圧を均等にかけるためには最大漏れ電流の10倍以上の電流を流す抵抗をそれぞれに並列に接続するなどの処置が必要です。これではなけなしの電流を捨てているようなものです。ツェナーダイオードでも良いかもしれませんが。

3個直列の場合の容量は１／３であっています。等価抵抗も３倍ですがこれはもともと突入電流を計算する参考程度ですから数字としてあてになるわけではありません。コンデンサ自体、直流が前提ですから1kHzで常用することもできません。

この回答への補足

レス，ありがとうございます。
専門家からのアドバイス助かります。漏れ電流のことは気がつきませんでした。

実は，鉛蓄電池で駆動するGPSロガーを製作し，SDメモリのラィティング機能をつけました。
それで，車のイグニッションを急に切られても，それを関知して，ラィティングのfclose作業を
終えてから，回路自身の電源を切るようにしたいと思っています。
そのために，5V，1Aで2,3秒持つだけの電源回路を電気二重層コンデンサを使って作ろうとしています。
12Vで充電するのですが，DCDCで5Vに変換します。

とりあえず手元にあった電気二重層コンデンサが，ESRが30Ωと大きく，充電に時間がかかり，また
出力電流も容量が大きな（1.5F/3）割に電流が取り出せませんでした。取り出す電流をゼロにするとすぐに電圧も回復するので，ESRが大きいことに起因していると感じた次第です。
90Ωもあっては電流が取り出しにくいのも納得です。ESRが3桁ほど小さい製品も普通にあるので，
次回，そちらも試してみようと思っています。

ELNAのコンデンサなのですが，最大漏れ電流がわかりませんでした。電話して聞いてみようかと
思うのですが，京セラでは5から100uAのようです。
http://www.kyocera.co.jp/prdct/electro/pdf/capac …
ELNAがどれくらいかわかりませんが，漏れ電流1mAでその10倍の10mA位でしたら捨ててもよいかな，
と思います。
いずれにしても，直列でつないでみて，各コンデンサの両端子電圧をチェックしてみる必要がありま
すね。もしほぼ均等であればよいのですがそうでない場合，各コンデンサに並列に抵抗を入れてみる
ことを検討してみたいと思います。

なにぶん，電気は専門で無く，設計がとんちんかんかと思いますが，アドバイスいただければ，
幸いです。

補足日時：2011/06/08 01:04