使用單個(gè)超級(jí)電容器保持系統(tǒng)正常運(yùn)行

該設(shè)計(jì)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(gè)超級(jí)電容器運(yùn)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(yùn)行和恒定的正常運(yùn)行時(shí)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(jí)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(shí)候都更加緊湊和方便。

雖然存在許多類型的備用電源選項(xiàng)，但超級(jí)電容器為板級(jí)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(jí)電容器的單位體積或質(zhì)量能量要大得多，可以驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)更長(zhǎng)時(shí)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(jí)電容器充電速度更快，并且可以承受更多的充電周期。超級(jí)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(shí)停電期間系統(tǒng)備份的絕佳選擇。

實(shí)現(xiàn)備用電源電路曾經(jīng)是一項(xiàng)重大任務(wù)。圖1中的圖像顯示了一個(gè)假設(shè)的系統(tǒng)，其中兩個(gè)或多個(gè)超級(jí)電容為5V系統(tǒng)提供備份。典型的超級(jí)電容充電至2.7V。為了提供5V電源軌，必須對(duì)2.7V進(jìn)行升壓，或者必須使用多個(gè)超級(jí)電容器來(lái)產(chǎn)生5V輸出。在圖1中，兩個(gè)或多個(gè)超級(jí)電容器保證了可靠的5V電源軌可用。電池平衡（有源或無(wú)源）帶來(lái)了額外的成本和復(fù)雜性，這是使用多個(gè)超級(jí)電容器時(shí)的要求。

圖1.該框圖顯示了一個(gè)多超級(jí)電容備份系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有所需的電池平衡和一個(gè)降壓轉(zhuǎn)換器，以提供5V輸出。

圖2顯示了使用單個(gè)超級(jí)電容器的系統(tǒng)。單個(gè)超級(jí)電容器架構(gòu)消除了電池平衡的復(fù)雜性和成本。在這個(gè)更簡(jiǎn)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(jí)電容器由充電設(shè)備充電，并在需要時(shí)通過(guò)升壓轉(zhuǎn)換器放電。二極管允許主電源或超級(jí)電容器為系統(tǒng)供電。

圖2.該框圖顯示了一個(gè)單超級(jí)電容備份系統(tǒng)，該系統(tǒng)無(wú)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(jiǎn)單的電路。MAX38889為可逆降壓-升壓。MAX38889脫離主系統(tǒng)電源軌，通過(guò)降壓為超級(jí)電容充電。當(dāng)系統(tǒng)電源斷開(kāi)時(shí)，MAX38889檢測(cè)電源不足并反轉(zhuǎn)，將超級(jí)電容升壓至適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)電壓。備份的持續(xù)時(shí)間取決于系統(tǒng)功耗。MAX38889的特性允許單個(gè)2.7V超級(jí)電容提供最大功率，同時(shí)最大限度地減少額外電路，降低整體BOM成本并簡(jiǎn)化整體實(shí)現(xiàn)。?

圖3.該框圖顯示了使用康德瑪MAX38889的系統(tǒng)。這種簡(jiǎn)單的架構(gòu)可管理超級(jí)電容的充電和放電，同時(shí)提供一致的5V輸出。

構(gòu)建用于連續(xù)運(yùn)行的電源架構(gòu)需要額外的電路和電源。超級(jí)電容器特別適合該應(yīng)用，特別是對(duì)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(shí)提供高達(dá)5.5V和3A輸出的高可靠性、單路超級(jí)電容方案。

審核編輯：郭婷