超級電容和電池的根本區(qū)別介紹與高能效比電容供電電路的設(shè)計(jì)

　　關(guān)于高能效比電容供電電路設(shè)計(jì)

　　當(dāng)把諸如Maxwell Technologies的BOOSTCAP和Elna的DYNACAP等超級電容用作電源時(shí)，它們具有比傳統(tǒng)可充電電池大得多的優(yōu)勢。例如，它們對短路具有很強(qiáng)抵抗力、充電周期很短以及實(shí)際上幾近無限的充放電次數(shù)（可達(dá)100萬次，而充電電池才1000次），從而提供了一種環(huán)保、“沒有一次性器件”的方案。此外，大多數(shù)超級電容滿足歐盟對有害物質(zhì)（RoHS）方面的使用限制。

　　從設(shè)計(jì)角度看，超級電容和電池的根本區(qū)別在于電容器在充/放電周期發(fā)生的顯著電壓變化。充電時(shí)，理論上，電容器的電壓從零上升到其最高額定電壓，而電池的端電壓在其工作周期中變化很小。超級電容是電子電容器的一個(gè)子集?？赏ㄟ^下式得出能從超級電容放電周期中（放電周期是指電容器的端電壓從其最大值VMAX變?yōu)樽畹凸ぷ麟妷篤MIN的過程）獲得的有效能量EEFF：

　　EEFF = 1/2 × C × （ V2MAX – V2MIN） （1）

　　相應(yīng)地，有效能量比（EER）可定義為：

　　EEFF/ EMAX = 1–（VMIN/VMAX）2 （2）

　　其中EMAX代表電容器存儲的總能量。等式2明確表明，隨著我們通過減少電容器內(nèi)的駐留電能，而降低了被供電電路的最低工作電壓VMIN，有效能效比可獲得極大地提升。對任何以電容供電的電路來說，能效比都是一個(gè)非常重要的設(shè)計(jì)考慮。

　　當(dāng)電路內(nèi)電子器件的最低工作電壓VMIN從3.6V降為1V時(shí)，能效比從48％提高到96％。因此，對于電容供電電路的設(shè)計(jì)來說，“擠壓器件的工作電壓”是首先要考慮的問題。

　　使用超低功率DC/DC升壓轉(zhuǎn)換器（如參考文獻(xiàn)2所述的無電感型轉(zhuǎn)換器，其工作電壓可低至0.7 V）可實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)，但它可能會增加設(shè)計(jì)成本和功耗。另一種選擇是使用針對超低電壓器件工作而研制的專用設(shè)計(jì)技術(shù)。