超级电容和电池的根本区别介绍与高能效比电容供电电路的设计

　　关于高能效比电容供电电路设计

　　当把诸如Maxwell Technologies的BOOSTCAP和Elna的DYNACAP等超级电容用作电源时，它们具有比传统可充电电池大得多的优势。例如，它们对短路具有很强抵抗力、充电周期很短以及实际上几近无限的充放电次数（可达100万次，而充电电池才1000次），从而提供了一种环保、“没有一次性器件”的方案。此外，大多数超级电容满足欧盟对有害物质（RoHS）方面的使用限制。

　　从设计角度看，超级电容和电池的根本区别在于电容器在充/放电周期发生的显著电压变化。充电时，理论上，电容器的电压从零上升到其最高额定电压，而电池的端电压在其工作周期中变化很小。超级电容是电子电容器的一个子集。可通过下式得出能从超级电容放电周期中（放电周期是指电容器的端电压从其最大值VMAX变为最低工作电压VMIN的过程）获得的有效能量EEFF：

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

　　相应地，有效能量比（EER）可定义为：

　　EEFF/ EMAX = 1–（VMIN/VMAX）2 （2）

　　其中EMAX代表电容器存储的总能量。等式2明确表明，随着我们通过减少电容器内的驻留电能，而降低了被供电电路的最低工作电压VMIN，有效能效比可获得极大地提升。对任何以电容供电的电路来说，能效比都是一个非常重要的设计考虑。

　　当电路内电子器件的最低工作电压VMIN从3.6V降为1V时，能效比从48％提高到96％。因此，对于电容供电电路的设计来说，“挤压器件的工作电压”是首先要考虑的问题。

　　使用超低功率DC/DC升压转换器（如参考文献2所述的无电感型转换器，其工作电压可低至0.7 V）可实现该目标，但它可能会增加设计成本和功耗。另一种选择是使用针对超低电压器件工作而研制的专用设计技术。