就備份應用而言 超級電容器可能是優(yōu)于電池的選擇

　　• 超級電容器：

• 中等的能量密度
• 高的功率密度
• 低 ESR ── 即使在低溫情況 (-20°C 與 25°C 相比，約增大 2 倍)

　　• 超級電容器的限制：

• 每節的最高電壓限制為 2.5V 或 2.75V
• 在疊置應用中，必須補償漏電流之差
• 在高充電電壓和高溫時(shí)，壽命迅速縮短

　　較早一代的兩節超級電容器充電器設計是為用于從 3.3V、3xAA 或鋰離子 / 聚合物電池以低電流充電。然而，超級電容器技術(shù)的改進(jìn)使市場(chǎng)得以擴大，因此出現了中到大電流應用機會(huì )，這類(lèi)應用未必限定在消費類(lèi)產(chǎn)品領(lǐng)域內。主要應用包括固態(tài)硬盤(pán)和海量存儲備份系統、工業(yè)用 PDA 和手持式終端等便攜式大電流電子設備、數據記錄儀、儀表、醫療設備以及各種各樣“瀕臨電源崩潰”的工業(yè)應用 (例如安全設備和警報系統)。其他消費類(lèi)應用包括那些具大功率突發(fā)的應用，例如相機中的 LED 閃光燈、PCMCIA 卡和 GPRS / GSM 收發(fā)器、以及便攜式設備中的硬盤(pán)驅動(dòng)器 (HDD)。

　　超級電容器的設計挑戰

　　超級電容器有很多優(yōu)點(diǎn)，不過(guò)，當兩個(gè)或更多電容器串聯(lián)疊置使用時(shí)，就給設計師帶來(lái)了各種問(wèn)題，例如容量平衡、充電時(shí)電容過(guò)壓損壞、過(guò)度吸取電流、以及大的解決方案占板面積。如果頻繁需要大的突發(fā)峰值功率，那么也許需要較大的充電電流。此外，很多充電電源可能是電流受限的，例如，在電池緩沖器應用或在 USB / PCCARD 環(huán)境中。就空間受限和較大功率的便攜式電子設備而言，能夠解決這些問(wèn)題是至關(guān)重要的。

　　通過(guò) IC 的反向傳導一般會(huì )引起災難性事件。諸如串聯(lián)整流二極管等外部解決辦法效率不是很高，因為壓降很大。肖特基二極管的正向壓降較小，因此可實(shí)現較高的系統效率，但是比常規二極管昂貴。另一方面，場(chǎng)效應管 (FET) 提供了低導通電阻和極低的損耗。內部的 FET 控制電源通路 (PowerPath™) 電路是解決這個(gè)問(wèn)題的好辦法，可避免可能導致?lián)p壞的結果。倘若輸入突然降至低于輸出，那么憑借電源通路控制，這類(lèi) IC 的控制器可以快速徹底地斷開(kāi)內部 FET，以防止發(fā)生從輸出返回到輸入電源的反向傳導。

　　容量平衡的串聯(lián)超級電容器可確保每節電容上的電壓都大約相等，而如果超級電容器中容量不平衡，就可能導致過(guò)壓損壞。就小電流應用而言，具外部電路以及為每節電容器提供一個(gè)平衡電阻器的充電泵是解決這個(gè)問(wèn)題的低成本方案，平衡電阻器的值主要取決于電容器的漏電流，原因如后面所述。為了限制平衡電阻器引起的漏電流對超級電容器能量存儲的影響，設計師可以選擇使用電流很低的有源平衡電路。容量失配的另一個(gè)來(lái)源是漏電流之差。電容器中的漏電流開(kāi)始時(shí)相當大，然后隨著(zhù)時(shí)間推移衰減到較小的值。不過(guò)，如果串聯(lián)電容器的漏電流之間是失配的，那么某些電容器再充電時(shí)可能會(huì )過(guò)壓，除非設計師選擇的平衡電阻器能在每節電容器上提供比電容器漏電流大得多的負載電流。不過(guò)，平衡電阻器引入了不想要的電流分量和永久性的放電電流，這給應用電路增加了負擔。如果以大電流對失配的電容器充電，那么平衡電阻器也不對各節電容器提供過(guò)壓保護。

　　就小到中功率應用而言，解決超級電容器充電問(wèn)題的另一種低成本 (但復雜的) 方法是使用一個(gè)限流開(kāi)關(guān)加上一些分立式組件和一些外部無(wú)源組件。在這種方法中，限流開(kāi)關(guān)提供充電電流和限制，而電壓基準和比較器 IC 則提供電壓箝位，最后，一個(gè)運算放大器 (吸收 / 提供) 和平衡電阻器實(shí)現超級電容器的容量平衡。然而，鎮流電阻器的值越小，靜態(tài)電流就越大，電池運行時(shí)間就越短;當然，其顯而易見(jiàn)的好處是節省了成本。不過(guò)，這種方法實(shí)現起來(lái)非常笨重，而且性能不高。

　　任何可高效地滿(mǎn)足上述小到中電流超級電容器充電器 IC 設計限制的解決方案都會(huì )包括一個(gè)面向兩節串聯(lián)超級電容器和基于充電泵的充電器以及自動(dòng)容量平衡和電壓箝位。凌力爾特已經(jīng)為這類(lèi)應用開(kāi)發(fā)出了一個(gè)簡(jiǎn)單但尖端的單片超級電容器充電器 IC，該 IC 不需要電感器，也不需要平衡電阻器，提供了反向隔離，并有多種工作模式，而且靜態(tài)電流還很低。