一。確定超級電容器的尺寸

　　確定超級電容器尺寸時的注意事項：

　　· 應用的最大和最小電源電壓

　　· 支持峰值功率爆發持續時間所需的能量

　　· 峰值電流 x 超級電容器 ESR 引起的電壓降

　　· 如果適用，在無光照的情況下支持應用程序的最長持續時間所需的能量

　　· 足夠的凈空，以允許隨著時間的推移而老化。

　　二。單電池還是雙電池超級電容器

　　設計師面臨的首要選擇是使用單電池還是雙電池超級電容器。超級電容器是低壓器件，典型的最大電池電壓為 2.7V。具有 2 個串聯電池的雙電池超級電容器使該最大電壓翻倍。單電池解決方案成本更低，需要的空間更少，并且不需要電池平衡。如果應用的最大-最小電壓為 3V–2V，例如 BLE，則在降低的電壓范圍（例如 2.7V–2.0V）上運行該應用，并使用單個電池。如果應用最小電壓大于最大單節電壓，例如 GPRS 模塊的 3.2V，那么雙節超級電容器是直接提供峰值負載電流的超級電容器的最佳解決方案。

　　電容和 ESR

　　許多工程師只是簡單地使用能量平衡來確定超級電容器的大小：

　　超級電容器能量，？ C（V init 2 – V final 2 ） = 負載能量……（1）

　　E LOAD =平均負載功率 x 負載持續時間…… （2）

　　因此，C = 2 x E LOAD /（V init 2 – V final 2 ），其中 V init是超級電容器的初始電壓，V final是超級電容器在峰值負載結束時可以放電到的最小電壓。

　　但是，這種方法隱含的是 ESR = 0。如果 I LOAD x ESR 《 V final的電壓降，這只是一個很好的近似值。有兩種情況需要考慮： i） 恒流

　　在這種情況下，負載電流是恒定的，不隨電壓變化，因此隨著超級電容器放電，負載電壓下降，負載電流保持恒定。LED 就是這類負載的一個很好的例子。最終負載電壓由下式給出：

　　V final = V init – I LOAD x ESR – I LOAD x T LOAD /C

　　該公式假設 I LOAD在脈沖持續時間 T LOAD內是恒定的。如果在持續時間為 T 的脈沖期間存在電流峰值，則超級電容器的大小應滿足：

　　V final > V init – max[Iavge（t）。t/C-ESR.i（t）], 0 ≤ t ≤ T LOAD

　　其中 I avge （t） 是周期 0 到 t 的平均電流，i（t） 是時間 t 的瞬時電流。

　　現在可以選擇具有足夠 C 和 ESR 的超級電容器以在持續時間 T LOAD內支持負載。

　　ii） 恒功率

　　在這種情況下，負載功率保持恒定，因此隨著超級電容器放電和負載電壓下降，負載電流增加以保持 V LOAD x I LOAD乘積恒定。DC:DC 轉換器的輸入是恒定功率負載，因此這將是能量收集應用中最常見的情況。設計人員需要求解圖 5中的方程。

　　要正確設置超級電容器的尺寸，請設置 V final = V application_minimum + I LOAD .ESR 并使用上面的等式 （1） 和 （2）。

　　漏電流

　　重要的是超級電容器的漏電流《太陽能電池提供的充電電流，否則超級電容器充電太慢，或者根本不充電，系統也會效率低下，浪費大量能量。漏電流為與電容成正比。它還嚴重依賴于電極箔材料（活性炭、粘合劑）和使用的隔膜。CAP-XX 的小型棱柱形超級電容器系列的漏電流約為 1?A/F。顯示了 GA109 超級電容器隨時間的泄漏電流：180mF、40mΩ、2.5V。

　　請注意，在超級電容器最初充電到最終平衡值后，泄漏電流會隨時間衰減，在這種情況下約為 0.5?A 《 太陽能電池充電電流。這是所有有機電解質超級電容器的特點。顯示了從 0V 充電的超級電容器的漏電流。在所描述的太陽能應用中，一旦超級電容器最初充電，它只會經歷淺放電以支撐負載，因此泄漏電流保持在平衡值附近。請注意，水性電解質超級電容器在充電后立即處于平衡泄漏電流，但其泄漏電流比有機電解質超級電容器大一個數量級。

　　老化

　　隨著時間的推移，所有超級電容器都會隨著 C 的損失和 ESR 的增加而老化。老化速度將取決于超級電容器的電壓和溫度曲線。上面的 C 和 ESR 計算應該是壽命終止值，初始 C 和 ESR 應該考慮到預期的 C 損失和 ESR 增加。