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(多图) 超级电容器后备电路提供可靠的不间断电源

Samuel Nork?? 凌力尔特公司波士顿设计中心主任?? 2014年07月28日 ?? 收藏0
对于众多的应用而言,常常需要一种在主电源突然不能使用时承担供电任务的临时后备电源。具体的实例包括数据备份应用 (从服务器到固态驱动)、工业或医疗应用中的电源故障报警、以及一系列其他可承受 “电源濒临崩溃” 的功能 (其必须确保有序的断电并将系统状态信息传送至一部受电的主机)。过去,此类高可靠性系统采用电池以在主电源供电不足或者不能使用时提供一种不间断电源。然而,这种电池后备的方式伴随着诸多的权衡取舍,包括漫长的充电时间、有限的电池使用寿命和循环寿命、安全性和可靠性问题、以及物理尺寸庞大等。随着高值双电层电容器 (更多地被称为 “超级电容器” ) 的出现,人们可以运用替代的后备架构,从而免除上述的许多权衡折衷。

电池与电容器的比较

依靠电池提供后备电源的系统要求始终有满充电电池可供使用,电池需要具备合适的容量以在电源恢复之前使易失性存储器 “保活” 抑或保持报警声响不断。通常,采用电池后备的系统会在主电源失效时进入一种低功率待机状态,此时只有关键的易失性存储器或系统的报警部分处于受电状态。由于电源故障的持续时间不可预知,因而此类系统需要采用超大的电池以消除在断电时间过长的情况下发生数据丢失的可能性。

基于电容器的后备系统运用了一种不同的方法。与基于电池的系统在整个后备期间连续供电不同,基于电容器的系统仅需要短期后备电源,以便将易失性数据转移至闪存器,或者在最短的必要时间里提供 “电源濒临崩溃” 报警操作。一旦所需数据得到保存或电源故障报警信号正确地发出,电源恢复时间就不重要了。

这种方法拥有多项优势。首先,与电池有关的诸多折衷可以全部避免。而且,也不再需要针对最差的后备持续时间选择过大的电能储存元件。虽然基于电容器的系统其后备功率要求通常远高于基于电池的系统,但后备电能要求则往往低得多。由于后备解决方案的成本和尺寸常常主要取决于储存元件,因此电容器型解决方案通常较小且较便宜。随着能够储存大量电能的小型、较廉价超级电容器的涌现,可以用电容器取代电池来满足不间断供电要求的后备应用大大增加了。

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超级电容器? 备用电路? 充电? 监测?

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