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設計成本銳減 超級電容備用電源應用看俏

文‧陳韋豪 發布日期:2014/06/30 關鍵字:UPS電源Supercapacitor

超級電容(Supercapacitor)應用將逐漸普及。以超級電容做為備用電源,具有可快速回充、使用壽命長並能應付連續斷電等優點,同時可避免鋰電池方案在安全上的疑慮,因而越來越受到工業與醫療領域的青睞;加上日前晶片商推出高整合備用電源晶片,更將有助降低超級電容備用電源設計成本,並加速其擴大市場。

凌力爾特(Linear Technology)台灣區總經理簡博文表示,超級電容可說是一種小型的不斷電系統(UPS),其優點在於僅需數分鐘便可完成電流回充,能應付短時間內連續斷電的情形;而鋰電池在第一次斷電後回充卻要數十分鐘,在上述情境下便無法提供可靠的備用電源,供應系統正常運作。

凌力爾特應用工程經理張振原補充,雖然鋰電池用做備用電源相當普遍,但在溫度範圍、使用壽命與充電時間等特性均不如超級電容。舉例來說,鋰電池可用充放電次數大約五百到一千次左右,而超級電容卻可達兩千萬次;此外,鋰電池在過熱情況下恐有起火風險,讓許多更重視安全的應用傾向以超級電容做為備用電源。

備用電源系統要維持正常運作,必須具備電流路徑管理、電容堆充電和平衡,以及電容健康監視等功能,但如此便須使用多顆IC同時工作,若再加上超級電容本身,將使整體系統尺寸與成本大幅增加。為此,凌力爾特已開發出整合多顆IC的電源管理晶片,將有助降低超級電容備用電源設計成本。

據了解,凌力爾特所推出的備用電源控制IC適用於12伏特(V)系統,具有廣泛的4.5~35伏特輸入電壓範圍,和超過10安培(A)的充電/備份電流能力;在主電源發生斷電時,可提供25瓦(W)、15秒的備用電力。此外,該元件,整合了降壓、升壓、路徑管理和充電等IC,以及一顆14位元類比數位轉換器(ADC),並採四方扁平無接腳(QFN)封裝,尺寸僅5毫米(mm)×7毫米,可有效省下電路板空間與物料成本。

簡博文指出,相對於鋰電池備用電源方案,超級電容因為價格較高,目前使用的比例仍低;但基於快速充/放電的優點,加上已透過高度整合方案來降低成本及尺寸,未來採用超級電容的比例可望逐漸增加。

張振原強調,超級電容備電源並非要取代UPS;許多大型伺服器或工作站等千瓦(kW)等級以上的裝置,因斷電時仍須維持系統正常運作,與超級電容僅提供數秒緊急電力的目的明顯不符;但對一些工業或醫療用的小型裝置,於戶外或缺乏穩定電壓的地區進行作業,僅須確保有短暫時間搶救資料,則超級電容將是一個安全可靠的解決方案。

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