【導讀】LTC®3110雙向降壓-升壓型 DC/DC 穩壓器在接入一個(gè)總線(xiàn)電壓 (例如：3.3V) 時(shí)對一個(gè)超級電容器進(jìn)行充電和電荷平衡，而當總線(xiàn)發(fā)生故障時(shí)則把該超級電容器的存儲電能釋放至負載。LTC3110 保持總線(xiàn)的標稱(chēng)電平 (在圖 1 所示的實(shí)例中為 3.3V)，即使在超級電容器電壓高于或低于標稱(chēng)總線(xiàn)電壓的情況下也不例外。以這種方式支持負載可在電源中斷期間容許數據備份和保存，這在眾多工業(yè)和汽車(chē)應用中是很重要的。
圖 1：LTC3110 應用，VSYS = 3.3V，VCAP = 5.0V
外形扁平的數據備份電源
工業(yè)和汽車(chē)應用的突出之處在于它們缺乏穩定、高質(zhì)量的電壓源。在汽車(chē)環(huán)境中，一個(gè)標稱(chēng)值為 12V 的電壓軌在冷車(chē)發(fā)動(dòng)和拋載期間能從 4V 變化至高于 40V。工廠(chǎng)中使用的 24V 設備總線(xiàn)僅僅因為電動(dòng)機和螺母管的功率循環(huán)而遭受電壓尖峰和欠壓。
然而，工業(yè)應用與消費電子具有某些共同點(diǎn)，這就是不斷提高便攜性和移動(dòng)性。新式工業(yè)設備內部供電子線(xiàn)路使用的空間日益受到限制。在工業(yè)組件和模塊中，數據存儲單元的體積 (特別是厚度) 會(huì )受到非常重視?？紤]到這一點(diǎn)，本文所述的解決方案旨在最大限度地縮減選定組件的高度。表 1 給出了兩組按厚度 (1mm 和 2.5mm) 排列的無(wú)源組件組選項。表中未列出所需的半導體組件，因為控制器、MOSFET 和電阻器的厚度不超過(guò) 1mm。
表 1：用于厚度為 1mm 和 2.5mm 之解決方案的轉換器組件
圖 2 示出了一款用于數據備份或無(wú)線(xiàn)數據傳輸的扁平能量存儲解決方案，在其使用的環(huán)境中存在著(zhù) 4V 至 40V 的極寬輸入電壓變化范圍，并有可能出現輸入電壓中斷的情況。
圖 2：LTC3110 高電壓應用，VIN = 4V 至 40V，VSYS = 3.3V，VCAP = 5.0V
該解決方案采用兩個(gè)轉換器以形成完整的工業(yè) / 汽車(chē)應用電路?；?LTC3110 超級電容器充電器 (SCCH) 的轉換器在輸入電壓接入時(shí)給存儲電容器充電，并且在電源中斷期間提供一個(gè)穩定的系統輸出。在正常工作情況下，當接入了一個(gè) 4V 至 40V 的輸入電源時(shí)，敏感的電子負載和 LTC3110 由一個(gè)基于 LT8608 的降壓型轉換器 (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型轉換器，該器件具有一個(gè)從 3V 至 42V 的寬輸入電壓范圍。其 42V 上限最大限度減小了系統保護電路所需的體積，實(shí)際上免除了增設傳統瞬態(tài)電壓抑制器二極管 (TVS) 的需要。SDC 把系統電壓保持在 3.3V 總線(xiàn)軌限值范圍之內。
如果輸入電壓斷接，SCCH 將接管，從而為穩壓的 3.3V 電壓軌供電。在正常情況下 LT8608 向系統總線(xiàn)提供 3.5V；LTC3110 在它記錄電源故障和支持負載時(shí)提供 3.2V。這些電源電壓完全處在針對 3.3V 邏輯電源的推薦限值范圍之內。/CHRG 標記可用于提醒數字系統以斷接不重要的負載并開(kāi)始數據備份或無(wú)線(xiàn)傳輸。
圖 3 示出了切換過(guò)程的起點(diǎn)；當輸入電壓斷接時(shí)，SDC 關(guān)斷，而 SCCH 接通。
圖 3：切換 [VSYS 負載電壓，VIN 輸入電壓，CHRG 標記狀態(tài)]
結論
LTC3110 是一款高度集成的高性能超級電容器充電器和平衡器，可在汽車(chē)和工業(yè)應用中實(shí)現數據保存和備份的外形扁平解決方案。
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