什么是隱蔽電容問題，該如何解決？

　　一臺(tái)21電視機(jī)用戶反映開機(jī)困難，有時(shí)候需要等半小時(shí)，最近等幾小時(shí)都難開。 試驗(yàn)果然如此。開蓋后測電源電壓明顯不夠才89伏，斷行接假負(fù)載通電還是不行，檢查待機(jī)電路高電平正常，直接短接開關(guān)機(jī)控制三級(jí)管CE極無效，說明與待機(jī)電路無關(guān)。在路開路反復(fù)測量取樣電阻都正常，沒辦法準(zhǔn)備代換法直接代換TL431，通電燈泡點(diǎn)亮但有明顯的嘯叫聲。通電時(shí)間長點(diǎn)后嘯叫減小。

　　測量主電源電壓正常了，心中暗喜修復(fù)成功，但是不放心關(guān)機(jī)等待一會(huì)兒后，通電又開不了了，多次試驗(yàn)熱機(jī)后可以連續(xù)正常開關(guān)機(jī)。哎瞬間失落，看來毛病不簡單，又代換光耦無效，用鑷子碰觸光耦2腳可以開機(jī)怪了。無奈檢測代換主電源電路二極管電容無效，逐一檢查各電壓負(fù)載阻值均正常，逐一檢測各電壓的電容均正常，用的是指針萬用表。所測電容均能正常充放電，按照以往經(jīng)驗(yàn)好的電容都是隨著充電指針回落到無窮大。

　　維修陷入困境，無奈地毯式查詢找不到壞件。 冷機(jī)用烙鐵加熱可疑元件均無效，偶爾開機(jī)后測量光耦1腳2腳電壓在0.55伏左右，查詢資料表明兩腳電位差在1伏多，看來差值太大。隨后仔細(xì)觀察光耦的1腳接12伏端，隨后斷開12伏端所接的負(fù)載后通電竟然一次性成功，而且嘯叫聲沒有了，這讓我以為故障一定在12伏負(fù)載上，地毯式搜索沒找到壞件。 其間用了很多辦法甚至胡亂檢測開始了。忽然突發(fā)靈感用并聯(lián)電容法查看故障，直接用22微法電容并聯(lián)在12伏端電容上故障竟然排出 。

　　因?yàn)槲抑八须娙荻贾鹨粰z測過，不可思議。說明萬用表檢測電容不準(zhǔn)確，為了充分驗(yàn)證12伏電容損壞，拆掉它上22微法電容正常的很，嘯叫聲沒了，圖像清晰。由此說明12伏電容內(nèi)部不良引起待負(fù)載差，因?yàn)?2伏電壓低供給光耦的1腳電位降低，使光耦發(fā)光降低致使光耦3 4腳導(dǎo)通程度減小，引起次級(jí)電源電壓降低。 因?yàn)榇穗娙莶涣寂紶柨砷_機(jī)，開機(jī)后嘯叫嚴(yán)重，圖像有波浪紋。

　　下面我畫出了電路圖和故障圖像，正常圖像。

　　電路圖

　　故障圖像有波浪紋

　　正常電容后的圖像

　　電容不能代替電池的根本原因是什么？

　　做過一些項(xiàng)目和超級(jí)電容相關(guān)，所以對(duì)此略知一些。不完全同意匿名用戶和@Fan關(guān)于電容無法穩(wěn)定放電的說法。

　　電容的儲(chǔ)電量確實(shí)和電壓平方成正比，

　　。所以均衡功率輸出的時(shí)候，放電曲線會(huì)是這樣子。前一階段電壓下降比較慢，后面逐漸加速越來越快，直到降低到某個(gè)不可用的電壓

　　之下。這個(gè)曲線確實(shí)沒有電池放電曲線平緩

　　不過非常成熟的DC-DC電路早就解決了這個(gè)問題。比如這個(gè)TI的芯片BQ25504 不過非常成熟的DC-DC電路早就解決了這個(gè)問題。比如這個(gè)TI的芯片BQ25504 Battery Management Products，在輸入電壓為80mV到3V之間的時(shí)候，能產(chǎn)生3V恒定的直流輸出。這種芯片大量購買只有1美元左右——技術(shù)完全不是問題。

　　電容特別是超級(jí)電容沒有能廣泛地替代電池作為儲(chǔ)能工具，前面答題的各位知友提到一些能量密度和價(jià)格，但是還有很多更重要的原因在 “儲(chǔ)能”之外。我在這里總結(jié)一下：

　　前面知友提到的：

　　電容的能量密度太小，一般電解質(zhì)電容只有每公斤不到1Wh，即使是超級(jí)電容每公斤也只能存儲(chǔ)最多10Wh，而鋰電池可以達(dá)到前者的幾百倍，后者的10~30倍。單位體積的儲(chǔ)能也有類似的比例——顯然電容不適合需要輕便小巧電源的應(yīng)用。

　　成本太高，每千瓦時(shí)需要2000~5000美元，相比之下鋰電池的成本只有500~1000美元。即使是不在乎體積和重量的應(yīng)用，初期在超級(jí)電容上的投資也是相當(dāng)大的負(fù)擔(dān)。

　　還有沒有提到的：

　　超級(jí)電容的最高電壓太低，雖然超級(jí)電容能量密度比較高，但是最高充電電壓非常低，通常只有2.5V左右。這就意味著有的應(yīng)用如果需要高達(dá)100V的電壓（比如電動(dòng)汽車），需要相當(dāng)多這樣的電容串聯(lián)起來。給10個(gè)同型號(hào)串聯(lián)電容加上25V電壓，由于個(gè)體差異每個(gè)電容上的電壓都會(huì)略高或略低于3V。那些高于2.5V的電容會(huì)更早失效，降低整個(gè)供電系統(tǒng)的壽命。可以改進(jìn)的是對(duì)每個(gè)電容單獨(dú)做充放電電路，但這會(huì)顯著增加整個(gè)系統(tǒng)的成本。

　　自放電太快，電容通常在一兩小時(shí)到半個(gè)月內(nèi)會(huì)通過自放電漏光50%電能，所以作為長時(shí)間儲(chǔ)能的應(yīng)用電容是不合適的。

　　安全性不高，電容由于內(nèi)阻非常低，在短路時(shí)候會(huì)產(chǎn)生非常強(qiáng)的放電電流，甚至引起強(qiáng)烈爆炸。大量對(duì)可靠性安全性要求高的應(yīng)用無法考慮大電容。比如有防爆安全認(rèn)證的設(shè)備通常都需要改造電路中過大的電容。

　　雖然超級(jí)電容有這么多缺點(diǎn)，仍然有許多合適的應(yīng)用領(lǐng)域廣泛使用了超級(jí)電容，特別是超級(jí)電容和電池的結(jié)合。目前除了大量用于消費(fèi)類電子產(chǎn)品替代電解質(zhì)電容（更小更輕），其他最大的市場在下面幾個(gè)領(lǐng)域：

　　交通：比如這個(gè)電動(dòng)公交車，車頂?shù)某?jí)電容能夠在加速時(shí)快速放電，在剎車時(shí)回收能量。這樣即使頻繁加速、剎車也不會(huì)影響電池壽命。

　　新能源：大部分綠色能源如風(fēng)能、潮汐能、太陽能等等都有劇烈變化的特點(diǎn)。不僅一天之內(nèi)各個(gè)時(shí)間段差別巨大，而且前一分鐘和后一分鐘也差別巨大。由于這種變化太過頻繁（如下圖），用一般的充電電池做儲(chǔ)能設(shè)備幾天就報(bào)廢了，而超級(jí)電容則可以通過暫時(shí)存儲(chǔ)幾分鐘的能量，讓整個(gè)曲線變得非常平滑。

　　除此以外在工業(yè)上也有廣泛的用途，主要用來平滑短暫的功耗波動(dòng)，比如用于啟動(dòng)大功率電機(jī)。

　　所有這些應(yīng)用都不是我們?nèi)粘Ｄ芸吹降模詴?huì)給人印象超級(jí)電容好像很少用于能量存儲(chǔ)。實(shí)際上上述領(lǐng)域的應(yīng)用規(guī)模比消費(fèi)電子要大得多。

　　特別要指出的是，電池技術(shù)進(jìn)步的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)比超級(jí)電容要慢，一個(gè)3000F的超級(jí)電容，從2000年的5000美元已經(jīng)降低到現(xiàn)在的50美元，降低了100倍；而同樣時(shí)間內(nèi)的相同容量的電池價(jià)格只降低5~6倍。所以隨著技術(shù)的進(jìn)步，超級(jí)電容將會(huì)有越來越多的應(yīng)用。下圖是IDTech給出的市場預(yù)測，單位是十億美元。

　　所有技術(shù)都有一定的局限性，發(fā)明一樣新技術(shù)當(dāng)然是創(chuàng)新，但是要讓一個(gè)新技術(shù)成長成熟，需要首先要找到那些合適的應(yīng)用，并用合適的商業(yè)模式開始掙錢。超級(jí)電容走的路，其實(shí)和電動(dòng)汽車一樣，先在小眾應(yīng)用中尋求突破，再逐漸擴(kuò)展到大眾市場。