電池和超級電容器經常在能量和功率方面進行比較。電池具有更高的密度（意味著它們能夠每單位質量存儲更多的能量），但超級電容器具有更高的功率密度（意味著它們可以更快地釋放能量）。這使得超級電容器成為更快地存儲和釋放大量電力的最佳選擇，但電池仍然是長時間存儲大量能量的主要選擇。

與其他電容器相比，超級電容器具有更高的電容值（但電壓限制較低），因此它們基本上是電容器和電池之間的橋梁。與電容器相比，它們可以在單位質量上存儲更多的能量。由于它們以靜電方式工作，因此可以多次充電和放電。由于與電池相比，它們的內阻較低，因此它們的工作效率約為 98%。

超級電容器最適合的應用是用于關閉微型計算機和RAM電源的備用設備，智能電表，POE網絡設備，報警系統，加熱器泵等。根據電源的備用電流，超級電容器具有不同的備份時間。下圖顯示了主要應用程序。

凱美解決方案

在選擇所需的電容器之前，需要定義以下參數。

所需的備份時間

所需的備用電流

最小和最大工作電壓

工作溫度

所需尺寸

安裝類型（表面貼裝或通孔）

項目示例

客戶需要一個超級電容器，在以下條件下能夠承受150小時的備份時間：

Vmin =2.5 V

最大電壓 =5.5 V

備份 = 540nA

請求的備份時間 T > 150 小時

85°C 環境溫度 + 可選冷卻系統 （-15°C） ? 需要 SMD 超級電容器

溶液

所需電容的基本公式由下式給出：

計算所有其他參數后，客戶似乎需要一個電容約為0.1F的超級電容器。
Kemet提供以下超級電容器系列：

作為我們的燃料電池系列是唯一一個采用SMD安裝的系列，我們將不得不選擇這個系列。

根據我們的目錄，該系列的最大工作電壓為 5.5VDC，與最大工作電壓相同。
由于FC系列的溫度高達70°C，因此必須對系統進行額外的冷卻。

最合乎邏輯的是，我們會選擇放電電容器為0.104F的FC24H0ZFTBR1。

但。。！

在選擇合適的超級電容器時，還需要考慮其他參數。

壓降

超級電容器的壓降由直流電阻和備用電流決定。每個部件號的直流電阻值在我們的數據表中給出。

近似壓降可通過以下公式計算：

?

其中RDC是超級電容器的直流電阻[Ω] Ibackup是備用電流[A]

當后備電流為1mA及以下時，沒有潛在的壓降，這意味著在這種情況下我們可以忽略壓降，因為后備電流僅為540nA。

漏電流

工作溫度應該是影響超級電容器壽命的主要因素。如下圖所示（所有部件的圖表），漏電流隨著工作溫度的升高而顯著上升。

由于漏電流是額外的電流消耗，因此在計算備用時間時，需要將備用電流和漏電流的總和相加。

由于在應用中可以進行冷卻，因此我們將考慮工作溫度為70°C。我們可以看到，在這種情況下，漏電流為4uA。

然后，您可以使用以下計算來計算能量將持續多長時間：

當考慮到漏電流時，我們現在可以看到，備份時間將大大減少到僅150小時，而不是要求的18小時。因此，需要選擇具有更高電容值（幾乎高出10倍）的電容器。
通過選擇電容放電值為0F的FC105H44ZFTBR1，我們可以重新計算備份時間：

在這種情況下，備份時間為 183 小時，高于請求的 150 小時。即使計算電容側15%的裕量，我們也能獲得近155小時的備份時間。

我們也不應該忘記超級電容器的“壽命估算”。超級電容器的壽命定義為電容降低到初始值的70%的點，如下圖所示：

結論

超級電容器所需的所需電容必須使用以下公式計算，同時考慮壓降、漏電流和15%電容容差。

審核編輯：郭婷