增量式編碼器以脈衝回報動作，控制器必須計數，並在每次電源循環後靠回原點重新建立位置。絕對式編碼器消除了這個弱點：上電瞬間就輸出唯一的位置字，無需參考移動。一圈內由單圈軌道提供該字；跨越多圈時，多圈級必須記住軸轉了多少次，即使機器與其 24 V 母線已斷電。正是這單一要求——在沒有主電源時把圈數計數保留數月或數年——解釋了為何一整類多圈編碼器帶有內部備用電源，以及為何它們的供電架構分成兩個截然不同的域。這篇鎳氫備用絕對式編碼器的首篇文章解釋工作原理與由此產生的負載曲線：主動域，磁式或光式編碼器 ASIC 與 SSI、BiSS-C 或 EnDat 線路介面從 5 V 或 10～30 V 電源抽取數十毫安；以及保持域，低功耗計數器必須靠備用電芯透過自動、無毛刺的供電切換，以微安級電流維持運作。真實器件為數字背書——涵蓋 3.0～5.5 V、內建切換至備用電池並具低電量、超速與 CRC 錯誤旗標的磁式編碼器晶片；12 位元單圈與 16 位元多圈解析度的緊湊磁式模組；以及額定 12,000 rpm、零下 40～100 ℃ 的工業級編碼器——之後的文章再轉向電源選擇與驗證。
單圈軌道在軸一圈內解析角度——12 位元給出 4,096 步，高階光式或磁式編碼器把單圈解析度延伸到 17 位元。多圈級計算圈數，通常 12～16 位元，高階光式編碼器合計可達 29 位元。兩個值串接後形成一個上電即有效的絕對位置字，因此被驅動軸、起重機捲揚或旋轉工作台無需走到參考開關就能確切知道自身位置。
編碼器供電時，計算圈數微不足道；難點在於控制系統關閉期間，軸仍可能被轉動——用手、因重力、因維護。在那段期間由什麼保留多圈計數，就定義了編碼器的記憶架構：電池緩衝的電子計數器、從旋轉自產計數脈衝的能量採集級，或實體機械齒輪組。本文聚焦第一種，即仍主導主流伺服與自動化型錄的電池緩衝設計。
正常運作時，編碼器從控制器抽取工作電流：公開的磁式模組標示 4.5～5.5 V 供電、空載電流約數十毫安（一個緊湊 BiSS-C 模組標註空載約 70 mA），而寬輸入編碼器接受 10～30 V DC，因內部穩壓在更高電壓下更有效率而抽取較少電流。介面——SSI 時鐘與資料、BiSS-C、EnDat 或 RS-422 線路驅動器——只在有時鐘時才增加負載。
當外部電源消失，內部開關把多圈計數器及其低功耗感測前端切到備用電源，該處電流降到微安級，僅需偵測緩慢轉動並遞增非揮發性或保持的計數暫存器。第一張動畫圖把這些功能域分層；第二張在反覆電源循環中對比主動毫安與保持微安兩種狀態，說明為何備用電源的選型不取決於運行時的能量，而取決於多年的靜態自放電與保持電流。
現代磁式編碼器晶片把供電架構整合進來，而不是留給離散二極體。一款代表性器件工作於 3.0～5.5 V，內建切換至備用電池的供電，透過 SSI 發出帶錯誤、同位與同步位元的同步多圈與單圈資料，並在超速、低電量與 CRC 失敗時拉高錯誤輸出。整合供電路徑消除了外部二極體或閘的壓降與不確定性，確保在主母線崩落、備援接手的數毫秒內不漏掉任何一圈。
這種切換有嚴格的即時性：如果斷電軸被轉得比保持前端用其微小備援電流能計數的速度還快，計數就會變得不明確——因此有明確的超速錯誤旗標。設計者必須把備用電源的電壓與可用電流匹配到晶片規定的備援窗口（某系列允許 3～5.5 V 備援），並把低電量警告當成計劃性維護訊號，而不是一直忽略到丟失位置的警報。
SSI 仍是最簡單穩健的點對點時鐘/資料介面；BiSS-C 增加更快的雙向數位通訊；EnDat 與專有現場總線變體傳送位置加上診斷，包括編碼器自身的備援健康狀態。解析度與速度一起攀升——緊湊模組可達 2 MHz SSI 時鐘與 12,000 rpm——但介面電流只在控制器給編碼器時鐘時才工作，因此完全屬於供電域，不會消耗備援。
診斷通道正是讓受管理備用電源有價值的關鍵：與其在丟失回原點位置後才發現備援已失效，控制器可在正常運作中透過 BiSS-C 或 EnDat 讀取低電量旗標，在多圈計數受威脅前排定更換或充電。這把看不見、易故障的鈕釦電池變成維護計劃中受監控、可預測的一環。
對多圈架構的獨立比較對電池緩衝設計的弱點直言不諱：它只有在內部電芯保持電量時才留住位置——一次鋰電池每顆通常 3～10 年——當該電芯耗盡，編碼器就完全丟失位置，必須重新回原點。能量採集（Wiegand）設計透過從軸轉動產生計數能量而省去外部電芯，但它們無法計算長時間斷電後第一圈的頭一小段，且其儲能電容以約十年尺度老化；機械齒輪組避開電子裝置，卻引入會磨損的齒輪。
理解這個故障模式才能正確框定電池設計問題。備用電源不是輸出功的微型牽引電池；它是長壽命、超低電流的保持儲能槽，最大敵人是自放電，所需輸出是在最低額定溫度下保證的微安級電流，並有足夠的預警餘量以避免計劃外的重新回原點。
分析得出備用電源的分層規格：與編碼器晶片備援腳位匹配的電壓，搭配乾淨、無毛刺的切換；在所需斷電期間持續的微安級保持電流預算；涵蓋編碼器整個溫度範圍（工業磁式編碼器達零下 40～100 ℃）的運作；可讀的低電量診斷；以及防止無聲完全丟失位置的明確服務策略。第二篇把這些要求化為具體的電源選擇，比較可充電鎳氫備援與一次鋰、電容和能量採集；第三篇梳理編碼器供應商必須備齊的 EMC、環境與電池標準證據。
把多圈記憶體當成雙供電設計問題——而不是「加一顆鈕釦電池」——正是區分兩種編碼器的關鍵：一種在多年間歇服役後仍上電到正確位置，另一種則強迫一次計劃外、有時危險的參考移動。
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