LTC3110 雙向降壓-升壓型 DC/DC 穩(wěn)壓器在存在總線(xiàn)電壓(例如 3.3V)時(shí)對(duì)超級(jí)電容器進(jìn)行充電和平衡，并在總線(xiàn)發(fā)生故障時(shí)將超級(jí)電容器放電到負(fù)載中。即使超級(jí)電容器電壓高于或低于標(biāo)稱(chēng)總線(xiàn)電壓，LTC3110 也能維持總線(xiàn)的標(biāo)稱(chēng)電平。通過(guò)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(duì)于各種工業(yè)和汽車(chē)應(yīng)用都很重要。

薄型數(shù)據(jù)備份電源

工業(yè)和汽車(chē)應(yīng)用的特點(diǎn)是缺乏穩(wěn)定、高質(zhì)量的電壓源。在汽車(chē)環(huán)境中，12V 標(biāo)稱(chēng)電壓軌在冷啟動(dòng)和負(fù)載突降期間可能從 4V 變?yōu)?40V 以上。工廠(chǎng)和工廠(chǎng)使用的 24V 設(shè)備總線(xiàn)僅因循環(huán)電動(dòng)機(jī)和螺線(xiàn)管而遭受電壓尖峰和斷電。

然而，工業(yè)應(yīng)用與消費(fèi)電子產(chǎn)品有一些共同點(diǎn)：便攜性和移動(dòng)性增強(qiáng)的趨勢(shì)?，F(xiàn)代工業(yè)設(shè)備內(nèi)的電子設(shè)備空間越來(lái)越有限。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元的體積(特別是厚度)在工業(yè)組件和模塊中非常重要。考慮到這一點(diǎn)，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(wú)源元件組選項(xiàng)，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(guò) 1mm，因此未列出所需的半導(dǎo)體部件。

顯示了一種薄型儲(chǔ)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(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。

該解決方案使用兩個(gè)轉(zhuǎn)換器來(lái)生成完整的工業(yè)/汽車(chē)應(yīng)用。該轉(zhuǎn)換器基于 LTC3110 超級(jí)電容器充電器 (SCCH)，在存在輸入電壓時(shí)為存儲(chǔ)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(shí)，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(shí)際上消除了對(duì)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(xiàn)軌限制內(nèi)。

如果輸入電壓斷開(kāi)，SCCH 就會(huì)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(xiàn)提供 3.5V 電壓; LTC3110 在記錄電源故障并支持負(fù)載時(shí)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(kāi)非必要負(fù)載并開(kāi)始數(shù)據(jù)備份或無(wú)線(xiàn)傳輸。

顯示了切換過(guò)程的開(kāi)始;當(dāng)輸入電壓斷開(kāi)時(shí)，SDC 關(guān)閉，而 SCCH 開(kāi)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(chǎng)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(jí)電容器，也可以在備份模式下將超級(jí)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(guò)載，同時(shí)最大限度縮短電容器再充電時(shí)間。

自動(dòng)備份電容器平衡：LTC3110能夠自動(dòng)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(shí)也能可靠工作。

高開(kāi)關(guān)頻率：LTC3110的固定開(kāi)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(guò)載保護(hù)：LTC3110內(nèi)置熱過(guò)載保護(hù)功能，確保器件在過(guò)熱時(shí)能夠自動(dòng)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(jí)電容器充電器和平衡器，可在薄型解決方案中實(shí)現(xiàn)，以實(shí)現(xiàn)汽車(chē)和工業(yè)應(yīng)用中的數(shù)據(jù)保留和備份。