Persoonlijke instellingen

GoldCaps

Uit BeneluxSpoor.net - Encyclopedie
Ga naar: navigatie, zoeken
Hoofdpagina  Categorie-index  Index  Menu
Vorige | Volgende

Onder redactie van: BeneluxSpoor.net / Auteur: Fred Eikelboom


GoldCap

De GoldCap is een dubbellaags elektrolytische condensator (elco). Vakterm: ELDC ofwel Electric Double Layer Capacitor. De GoldCaps hebben een maximale werkspanning van 2,3; 2,5; 2,7; 3,6; 5,5; of 6,3 volt.
De dubbellaags elektrolytische condensator is o.a. tevens onder de volgende namen in de handel:

APowerCap
BoostCap
DLCap
EneCapTen
GreenCap
HY-CAP
PAS Capacitor
PseudoCap
Ultracap
BestCap
Cap-XX
DynaCap
EVerCAP
Faradcap
Goldcap
Kapton capacitor
PowerStor
SuperCap
GoldCaps F-type.png
Afbeelding: 01
Goldcaps Type F
Foto gemaakt door: Fred Eikelboom

Het type GoldCaps dat in de modelspoorwereld veel gebruikt wordt, (het F-type van Panasonic, zie: afbeelding 01), is eigenlijk minder geschikt als anti-knipper toepassing.
Wat is nu het probleem? Dit type GoldCap is gemaakt om langdurig een zeer lage ontlaadstroom (max. 1 milliampère volgens opgave van de fabrikant) te leveren voor bv. CMOS geheugenchips. De grote capaciteit lijkt mooi, maar voor ons doel heeft het weinig nut, de spanning zal meteen een stukje in elkaar zakken (een paar tiende volt's), zodra de GoldCap ontladen wordt. Ook de maximale werkspanning 5,5 volt van de GoldCap, maakt dat het toepassingsgebied bij modelspoor niet erg groot is.


Spanningsdip

Wanneer u een led op de GoldCap aansluit, moeten er behoorlijk wat milliampères (8 tot 20 milliampère, afhankelijk van de waarde van de voorschakelweerstand) door de GoldCap geleverd worden, en dat kan de GoldCap niet aan vanwege de interne constructie en daarmee samenhangende hoge interne weerstand (circa 30 Ω volgens de datasheet van een fabrikant). Bij het ontladen zal, door de hoge interne weerstand, de spanning eerst een stukje dalen en daarna lineair afnemen. Het F-type bestaat namelijk inwendig al uit twee in serie geschakelde Goldcaps. Daardoor is dit 'spanningsdip-effect' duidelijk meetbaar.


Snelladen is niet mogelijk

Een ander nadeel van de GoldCap is, dat hij niet, zoals een echte elco, 'snelgeladen' kan worden. Dit wordt ook weer veroorzaakt door de hoge inwendige weerstand. Ook bij led-strips heeft het F-type (door het trage oplaad- en ontlaadgedrag) geen zin. Nog afgezien van het feit dat de werkspanning van de GoldCap veel te laag is, t.o.v. de voedingsspanning van de led-strip.


Niet geschikt als afvlak-elco

Een dubbellaags elektrolytische condensator, zoals bijv. een GoldCap, mag absoluut niet als afvlak-elco in voedingen gebruikt worden, omdat hij, door de hoge inwendige weerstand, te heet wordt!


Levensduur

Wanneer u d.m.v. een led of meerdere leds verscheidene milliampère uit de Goldcap trekt, zal de normale levensduur (8 tot 10 jaar volgens de fabrikant) met aan zekerheid grenzende waarschijnlijkheid niet gehaald worden.


Types voor hogere ontlaadstromen

Er bestaan ook GoldCaps (het HW-type van Panasonic) die veel beter geschikt zijn voor hogere ontlaadstromen, (tot één ampère) en daar dan ook speciaal voor ontworpen zijn, maar helaas is de maximaal toelaatbare werkspanning van het HW-type nog lager dan bij het F-type. De maximale werkspanning is namelijk maar 2,3 volt.

Door achter het HW-type een IC te plaatsen dat de spanning omhoogbrengt (=een step-up converter, of zgn. ladingpomp), zou u een aantal leds in serie van spanning kunnen voorzien. Deze methode heeft als nadelen, dat de kosten per wagen of rijtuig behoorlijk oplopen en dat er veel meer werk moet worden verricht. In onderstaande tabel staan de door de fabrikant aangegeven maximale ontlaadstromen van de verschillende Panasonic types.

Serie 0,047μF of minder 0,1μF tot 0,33μF 0,47 tot 1F 3,3 tot 4,7F 10F tot 50F Werkspanning
SG 200μA 300μA 1mA - - 5,5
SD 200μA 300μA 1mA - - 5,5
SE 200μA 300μA 1mA - - 5,5
NF 200μA 300μA 1mA - - 5,5
F 200μA 300μA 1mA - - 5,5
EN 5μA 10μA - - - 3,3
HW - - 100mA 300mA 1A 2,3
HZ - - 100mA 300mA 1A 2,5
Tabel: 01. Bron: Panasonic.
Tabel gemaakt door: Fred Eikelboom


De Japanse fabrikant ELNA heeft ook dubbellaags elco's in het assortiment. Het type DB-5R5D105T is vergelijkbaar met het bovengenoemde F-type. Ze hebben ook een variant die 6,3 volt werkspanning heeft, de DB-6R3D105T.

De inschakel-laadstroom (inrush current) blijft, door de vrij grote inwendige weerstand van de Goldcaps, automatisch binnen de perken. Een weerstand om de laadstroom te begrenzen, is dan ook geheel overbodig. Bij het testen bleek dat bij een lege 5,5 volt GoldCap, de laadstroom zeer kortstondig op ongeveer 245 milliampère (mA) lag, en meteen daarna snel afnam.
Nieuwsgierig geworden, werd de oscilloscoop aangesloten en over een 2,2 Ω weerstand de laadstroom gemeten van een ontladen exemplaar. Toen bleek wederom dat er inderdaad geen laadstroompiek aanwezig was. De stroom nam toe tot de eerder gemeten 245 milliampère en schoot niet kortstondig door.
Nu zou u verwachten dat de GoldCap binnen redelijke tijd volledig geladen zou zijn. Maar dat blijkt in de praktijk vele uren te duren. Tegen de verwachting in, liep er na respectievelijk 6, 12 en zelfs 96 uur (vier dagen!) opladen nog steeds een kleine laadstroom!

De laadstroom in een grafiek uitgezet:
(de grafiek is hier niet precies op tijdschaal, daar deze anders niet op het scherm paste)

Laad curve.gif
Afbeelding: 02
Laadstroom
Tekening gemaakt door: Fred Eikelboom


Ontlaadgedrag

Zodra een belasting aangesloten wordt op de GoldCap, zakt de spanning erover een stukje in elkaar. Op een gegeven moment stabiliseert de spanning en verloopt het ontladen verder lineair. Bij een elco die geladen is, zal bij het aansluiten van een belasting, de spanning meteen lineair dalen, zonder de spanningsdip die bij een GoldCap te zien is.

De ontlaadstroom in een grafiek uitgezet:


Ontlaad curve.gif
Afbeelding: 03
Ontlaadstroom (rode lijn is GoldCap, blauwe lijn is gewone elco)
Tekening gemaakt door: Fred Eikelboom


Dat laad- en ontlaadgedrag, daar moest de auteur meer van weten. Dus in juli '08 een paar GoldCaps besteld en (met de gedachte om even een kwartiertje te testen) met het onderzoek begonnen. Dat bleek net even anders uit te pakken. Het bleek een duurtest te worden. De auteur had er namelijk vier dagen voor nodig om een redelijk inzicht van de laad/ontlaad eigenschappen te krijgen.
Er bleken zeer onverwachte effecten op te treden bij het opladen en ontladen. Bij het testen bleek namelijk dat de GoldCap een heel ander laadgedrag vertoonde dan een elco. Een elco is namelijk in een paar milliseconden geladen (of ontladen). Maar bij de GoldCap bleek dit laden zeer traag te verlopen. In Jip en Janneke-taal: zo'n GoldCap doet er behoorlijk lang over om volledig op te laden.
Achteraf bleek dat de auteur van 15-07-'08 tot 19-07-'08 uitgebreide testen uitgevoerd had.


Geen laadpiekstroom bij het getestte type

Bij het aansluiten van een lege GoldCap op de voedingsspanning trad verbazingwekkend geen enorme inschakelpiekstroom op, zoals bij een gewone elco. De ColdCap moest dus een hoge inwendige weerstand hebben. Na enkele dagen op de voeding aangesloten te zijn, bleek dat er nog steeds een kleine laadstroom vloeide. Wat dus betekende dat een GoldCap ook na langere tijd nog steeds niet volledig geladen is!
Dus op Internet gezocht naar de specificaties en gegevens die de fabrikanten (o.a. Panasonic en Elna) beschikbaar stellen. Toen bleek dat de fabrikant bepaalde metingen aan de GoldCaps pas na 1 uur, 24 uur en na 100 uur opladen uitvoerde.

Daar de GoldCap een hoge inwendige weerstand heeft, ontstond het vermoeden dat deze ook geen hoge piekstroom af zou kunnen geven, zoals een gewone elco. Bij kortsluit-testen (eerst via een één ohm weerstand, en later rechtstreeks) blijkt inderdaad dat er maar maximaal 210 milliampère kortsluitstroom gaat lopen via de aangesloten multimeter. Door de zelfbegrenzende eigenschappen bij het laden en ontladen (en de lage werkspanning), is de F-type GoldCap alleen geschikt voor het bufferen van de spanning voor één led of een klein aantal leds. Voor het bufferen van led-strips of (modelspoorlocomotief)motoren zijn ze, door de veel te lage werkspanning, al helemaal niet geschikt. Voor een decoder zijn ze prima geschikt, maar dan alleen wanneer de elektronica voor de logica en de H-brug voor motoraansturing gescheiden zijn. Anders krijgt de GoldCap een veel te hoge spanning voor zijn kiezen.

Toevoeging 27-12-2015:
In een nieuwe datasheet van de fabrikant staat een grafiek met daarin de spanningen na 1 uur, 100 uur en 200 uur opladen. Daarmee worden de eigen testresultaten bevestigd.



Meer informatie

Encyclopedie:
Externe websites:
Onderdelen.
Informatie over verschillende types PowerCaps (Goldcaps). (pdf, 20Mb, dus lange laadtijd!)
Technische informatie over PowerCaps (Goldcaps). (pdf)
Informatie over verschillende types Goldcaps. (pdf)
Technische informatie over verschillende types Goldcaps. (pdf)
Meer over de elco. (Component)
Meer over de Goldcap (Duits). (Component)




Hoofdpagina  Categorie-index  Index  Menu
Vorige | Volgende
Contact met de redactie: Contact met de redactie 


Laatste wijziging: 1 feb 2016 15:43 (CET)