使用雙向 DCDC 穩(wěn)壓器和超級電容器充電器維持總線電壓

LTC3110 雙向降壓-升壓型 DC/DC 穩(wěn)壓器在存在總線電壓(例如 3.3V)時對超級電容器進(jìn)行充電和平衡，并在總線發(fā)生故障時將超級電容器放電到負(fù)載中。即使超級電容器電壓高于或低于標(biāo)稱總線電壓，LTC3110 也能維持總線的標(biāo)稱電平。通過這種方式支持負(fù)載，可以在電源中斷期間進(jìn)行數(shù)據(jù)備份和保留，這對于各種工業(yè)和汽車應(yīng)用都很重要。

薄型數(shù)據(jù)備份電源

工業(yè)和汽車應(yīng)用的特點是缺乏穩(wěn)定、高質(zhì)量的電壓源。在汽車環(huán)境中，12V 標(biāo)稱電壓軌在冷啟動和負(fù)載突降期間可能從 4V 變?yōu)?40V 以上。工廠和工廠使用的 24V 設(shè)備總線僅因循環(huán)電動機(jī)和螺線管而遭受電壓尖峰和斷電。

然而，工業(yè)應(yīng)用與消費電子產(chǎn)品有一些共同點：便攜性和移動性增強的趨勢?，F(xiàn)代工業(yè)設(shè)備內(nèi)的電子設(shè)備空間越來越有限。數(shù)據(jù)存儲單元的體積(特別是厚度)在工業(yè)組件和模塊中非常重要?？紤]到這一點，本文的解決方案旨在最小化所選組件的輪廓。顯示了兩種無源元件組選項，按厚度排列：1mm 和 2.5mm。由于控制器、MOSFET 和電阻器的厚度不超過 1mm，因此未列出所需的半導(dǎo)體部件。

顯示了一種薄型儲能解決方案，用于在輸入電壓在4V至40V的極寬范圍內(nèi)變化且可能出現(xiàn)輸入電壓中斷的情況下進(jìn)行數(shù)據(jù)備份或無線數(shù)據(jù)傳輸。

該解決方案使用兩個轉(zhuǎn)換器來生成完整的工業(yè)/汽車應(yīng)用。該轉(zhuǎn)換器基于 LTC3110 超級電容器充電器 (SCCH)，在存在輸入電壓時為存儲電容器充電，并在電源中斷期間提供穩(wěn)壓系統(tǒng)輸出。在正常工作條件下，當(dāng)存在 4V 至 40V 輸入電源時，敏感電子負(fù)載和 LTC3110 由基于 LT8608 的降壓轉(zhuǎn)換器 (SDC) 提供支持。

LT8608 是一款低靜態(tài)電流、高效率、高度集成的同步降壓轉(zhuǎn)換器，具有 3V 至 42V 的寬輸入電壓范圍。其 42V 上限最大限度地減少了系統(tǒng)保護(hù)電路所需的體積，實際上消除了對傳統(tǒng)瞬態(tài)電壓抑制二極管 (TVS) 的需求。 SDC 將系統(tǒng)電壓維持在 3.3V 總線軌限制內(nèi)。

如果輸入電壓斷開，SCCH 就會接管，為穩(wěn)壓 3.3V 電源軌供電。 LT8608 正常情況下向系統(tǒng)總線提供 3.5V 電壓; LTC3110 在記錄電源故障并支持負(fù)載時提供 3.2V 電壓。這些電源電壓完全在 3.3V 邏輯電源的建議限值內(nèi)。 CHRG標(biāo)志可用于提醒數(shù)字系統(tǒng)斷開非必要負(fù)載并開始數(shù)據(jù)備份或無線傳輸。

顯示了切換過程的開始;當(dāng)輸入電壓斷開時，SDC 關(guān)閉，而 SCCH 開啟。

主要特性

寬電壓范圍：LTC3110具有很寬的電容器/電池電壓范圍(0.1V至5.5V)和系統(tǒng)后備電壓范圍(1.8V至5.25V)，使其能夠適用于多種不同的應(yīng)用場景。

雙向降壓-升壓功能：LTC3110能夠?qū)崿F(xiàn)雙向的降壓-升壓功能，即可以在充電模式下將系統(tǒng)電壓降壓并充電至超級電容器，也可以在備份模式下將超級電容器的電壓升壓并供電給系統(tǒng)。

可編程充電輸入電流限制：LTC3110具有可編程的充電輸入電流限制功能，能夠以±2%的準(zhǔn)確度設(shè)定至高達(dá)2A，從而防止系統(tǒng)電源過載，同時最大限度縮短電容器再充電時間。

自動備份電容器平衡：LTC3110能夠自動平衡備份電容器，確保在電容器老化并逐漸出現(xiàn)容量失配時也能可靠工作。

高開關(guān)頻率：LTC3110的固定開關(guān)頻率為1.2MHz，有助于最大限度縮小外部組件尺寸。

突發(fā)模式操作：LTC3110具有引腳可選的突發(fā)模式操作功能，可減小待機(jī)電流并改善輕負(fù)載效率。

熱過載保護(hù)：LTC3110內(nèi)置熱過載保護(hù)功能，確保器件在過熱時能夠自動關(guān)閉以保護(hù)電路。

結(jié)論

LTC3110 是一款高度集成、高性能超級電容器充電器和平衡器，可在薄型解決方案中實現(xiàn)，以實現(xiàn)汽車和工業(yè)應(yīng)用中的數(shù)據(jù)保留和備份。