【導(dǎo)讀】LTC®3110雙向降壓-升壓型 DC/DC 穩(wěn)壓器在接入一個總線電壓 (例如：3.3V) 時對一個超級電容器進(jìn)行充電和電荷平衡，而當(dāng)總線發(fā)生故障時則把該超級電容器的存儲電能釋放至負(fù)載。LTC3110 保持總線的標(biāo)稱電平 (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(biāo)稱總線電壓的情況下也不例外。以這種方式支持負(fù)載可在電源中斷期間容許數(shù)據(jù)備份和保存，這在眾多工業(yè)和汽車應(yīng)用中是很重要的。
圖 1：LTC3110 應(yīng)用，VSYS = 3.3V，VCAP = 5.0V
外形扁平的數(shù)據(jù)備份電源
工業(yè)和汽車應(yīng)用的突出之處在于它們?nèi)狈Ψ€(wěn)定、高質(zhì)量的電壓源。在汽車環(huán)境中，一個標(biāo)稱值為 12V 的電壓軌在冷車發(fā)動和拋載期間能從 4V 變化至高于 40V。工廠中使用的 24V 設(shè)備總線僅僅因為電動機(jī)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(yīng)用與消費(fèi)電子具有某些共同點(diǎn)，這就是不斷提高便攜性和移動性。新式工業(yè)設(shè)備內(nèi)部供電子線路使用的空間日益受到限制。在工業(yè)組件和模塊中，數(shù)據(jù)存儲單元的體積 (特別是厚度) 會受到非常重視。考慮到這一點(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) 排列的無源組件組選項。表中未列出所需的半導(dǎo)體組件，因為控制器、MOSFET 和電阻器的厚度不超過 1mm。
表 1：用于厚度為 1mm 和 2.5mm 之解決方案的轉(zhuǎn)換器組件
圖 2 示出了一款用于數(shù)據(jù)備份或無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)谋馄侥芰看鎯鉀Q方案，在其使用的環(huán)境中存在著 4V 至 40V 的極寬輸入電壓變化范圍，并有可能出現(xiàn)輸入電壓中斷的情況。
圖 2：LTC3110 高電壓應(yīng)用，VIN = 4V 至 40V，VSYS = 3.3V，VCAP = 5.0V
該解決方案采用兩個轉(zhuǎn)換器以形成完整的工業(yè) / 汽車應(yīng)用電路。基于 LTC3110 超級電容器充電器 (SCCH) 的轉(zhuǎn)換器在輸入電壓接入時給存儲電容器充電，并且在電源中斷期間提供一個穩(wěn)定的系統(tǒng)輸出。在正常工作情況下，當(dāng)接入了一個 4V 至 40V 的輸入電源時，敏感的電子負(fù)載和 LTC3110 由一個基于 LT8608 的降壓型轉(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型轉(zhuǎn)換器，該器件具有一個從 3V 至 42V 的寬輸入電壓范圍。其 42V 上限最大限度減小了系統(tǒng)保護(hù)電路所需的體積，實(shí)際上免除了增設(shè)傳統(tǒng)瞬態(tài)電壓抑制器二極管 (TVS) 的需要。SDC 把系統(tǒng)電壓保持在 3.3V 總線軌限值范圍之內(nèi)。
如果輸入電壓斷接，SCCH 將接管，從而為穩(wěn)壓的 3.3V 電壓軌供電。在正常情況下 LT8608 向系統(tǒng)總線提供 3.5V；LTC3110 在它記錄電源故障和支持負(fù)載時提供 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(nèi)。/CHRG 標(biāo)記可用于提醒數(shù)字系統(tǒng)以斷接不重要的負(fù)載并開始數(shù)據(jù)備份或無線傳輸。
圖 3 示出了切換過程的起點(diǎn)；當(dāng)輸入電壓斷接時，SDC 關(guān)斷，而 SCCH 接通。
圖 3：切換 [VSYS 負(fù)載電壓，VIN 輸入電壓，CHRG 標(biāo)記狀態(tài)]
結(jié)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，可在汽車和工業(yè)應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)保存和備份的外形扁平解決方案。
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