該設(shè)計解決方案為電池和線路供電系統(tǒng)中的備用系統(tǒng)電源提供了一種新穎的解決方案。優(yōu)雅的架構(gòu)采用單個超級電容器運行,提供嚴(yán)格穩(wěn)壓的 5V 輸出,電流高達(dá) 3A,效率高達(dá) 94%。
介紹
現(xiàn)代生活現(xiàn)在需要連續(xù)運行和恒定的正常運行時間。曾經(jīng)僅限于使用不間斷電源 (UPS) 的醫(yī)院和數(shù)據(jù)中心等關(guān)鍵任務(wù)安裝,從家庭到公用事業(yè)儀表再到掃描儀,許多系統(tǒng)現(xiàn)在都使用備用電源。超級電容器技術(shù)和模擬電源的進(jìn)步現(xiàn)在使為系統(tǒng)添加備用電源比以往任何時候都更加緊湊和方便。
雖然存在許多類型的備用電源選項,但超級電容器為板級電子設(shè)備提供了一種優(yōu)雅的解決方案。與傳統(tǒng)電容器相比,超級電容器的單位體積或質(zhì)量能量要大得多,可以驅(qū)動系統(tǒng)更長時間,提供比“最后一次喘息”更多的操作。與可充電電池相比,超級電容器充電速度更快,并且可以承受更多的充電周期。超級電容器在短期突發(fā)模式下最有效,是停電和電池更換等短時停電期間系統(tǒng)備份的絕佳選擇。
實現(xiàn)備用電源電路曾經(jīng)是一項重大任務(wù)。圖1中的圖像顯示了一個假設(shè)的系統(tǒng),其中兩個或多個超級電容為5V系統(tǒng)提供備份。典型的超級電容充電至2.7V。為了提供5V電源軌,必須對2.7V進(jìn)行升壓,或者必須使用多個超級電容器來產(chǎn)生5V輸出。在圖1中,兩個或多個超級電容器保證了可靠的5V電源軌可用。電池平衡(有源或無源)帶來了額外的成本和復(fù)雜性,這是使用多個超級電容器時的要求。
圖1.該框圖顯示了一個多超級電容備份系統(tǒng),該系統(tǒng)具有所需的電池平衡和一個降壓轉(zhuǎn)換器,以提供5V輸出。
圖2顯示了使用單個超級電容器的系統(tǒng)。單個超級電容器架構(gòu)消除了電池平衡的復(fù)雜性和成本。在這個更簡單的系統(tǒng)中,主系統(tǒng)降壓或升壓的輸出將在5V左右或更高,足以克服二極管兩端的壓降,并為系統(tǒng)提供5V。超級電容器由充電設(shè)備充電,并在需要時通過升壓轉(zhuǎn)換器放電。二極管允許主電源或超級電容器為系統(tǒng)供電。
圖2.該框圖顯示了一個單超級電容備份系統(tǒng),該系統(tǒng)無需電池平衡,并使用升壓轉(zhuǎn)換器提供5V輸出。
在圖3中,Maxim Integrated 的 MAX38889 Continua? 展示了最簡單的電路。MAX38889為可逆降壓-升壓。MAX38889脫離主系統(tǒng)電源軌,通過降壓為超級電容充電。當(dāng)系統(tǒng)電源斷開時,MAX38889檢測電源不足并反轉(zhuǎn),將超級電容升壓至適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)電壓。備份的持續(xù)時間取決于系統(tǒng)功耗。MAX38889的特性允許單個2.7V超級電容提供最大功率,同時最大限度地減少額外電路,降低整體BOM成本并簡化整體實現(xiàn)。?
圖3.該框圖顯示了使用康德瑪MAX38889的系統(tǒng)。這種簡單的架構(gòu)可管理超級電容的充電和放電,同時提供一致的5V輸出。
構(gòu)建用于連續(xù)運行的電源架構(gòu)需要額外的電路和電源。超級電容器特別適合該應(yīng)用,特別是對于更換電池或斷電的5V及以下應(yīng)用。MAX38889降低了電路復(fù)雜度和成本,同時提供高達(dá)5.5V和3A輸出的高可靠性、單路超級電容方案。
審核編輯:郭婷
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