【導讀】LTC®3110雙向降壓-升壓型 DC/DC 穩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行充電和電荷平衡，而當總線發生故障時則把該超級電容器的存儲電能釋放至負載。LTC3110 保持總線的標稱電平 (在圖 1 所示的實例中為 3.3V)，即使在超級電容器電壓高于或低于標稱總線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，這在眾多工業和汽車應用中是很重要的。
圖 1：LTC3110 應用，VSYS = 3.3V，VCAP = 5.0V
外形扁平的數據備份電源
工業和汽車應用的突出之處在于它們缺乏穩定、高質量的電壓源。在汽車環境中，一個標稱值為 12V 的電壓軌在冷車發動和拋載期間能從 4V 變化至高于 40V。工廠中使用的 24V 設備總線僅僅因為電動機和螺母管的功率循環而遭受電壓尖峰和欠壓。
然而，工業應用與消費電子具有某些共同點，這就是不斷提高便攜性和移動性。新式工業設備內部供電子線路使用的空間日益受到限制。在工業組件和模塊中，數據存儲單元的體積 (特別是厚度) 會受到非常重視。考慮到這一點，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 之解決方案的轉換器組件
圖 2 示出了一款用于數據備份或無線數據傳輸的扁平能量存儲解決方案，在其使用的環境中存在著 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轉換器以形成完整的工業 / 汽車應用電路。基于 LTC3110 超級電容器充電器 (SCCH) 的轉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定的系統輸出。在正常工作情況下，當接入了一個 4V 至 40V 的輸入電源時，敏感的電子負載和 LTC3110 由一個基于 LT8608 的降壓型轉換器 (SDC) 提供支持。
LT8608 是一款低靜態電流、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，實際上免除了增設傳統瞬態電壓抑制器二極管 (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 向系統總線提供 3.5V；LTC3110 在它記錄電源故障和支持負載時提供 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。/CHRG 標記可用于提醒數字系統以斷接不重要的負載并開始數據備份或無線傳輸。
圖 3 示出了切換過程的起點；當輸入電壓斷接時，SDC 關斷，而 SCCH 接通。
圖 3：切換 [VSYS 負載電壓，VIN 輸入電壓，CHRG 標記狀態]
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，可在汽車和工業應用中實現數據保存和備份的外形扁平解決方案。
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