MAX38888用于設(shè)置備用電源應(yīng)用中的可變超級(jí)電容電壓放電門限

本應(yīng)用筆記建議采用MAX38888的參考電路設(shè)計(jì)。MAX38888在沒(méi)有系統(tǒng)電源軌的情況下提供基于超級(jí)電容的備份（V.SYS）通過(guò)放電其存儲(chǔ)的電荷，集成電路（IC）僅在完全充電至由一串電阻器設(shè)置的最大可編程電壓后支持超級(jí)電容器放電功能。本應(yīng)用筆記中的參考設(shè)計(jì)將使基于MAX38888的超級(jí)電容備份穩(wěn)壓器在V放電后放電超級(jí)電容= 1.7V，通過(guò)MAX38888的RDY引腳的切換狀態(tài)指示。此應(yīng)用增強(qiáng)功能可縮短生產(chǎn)測(cè)試時(shí)間，并可在可編程超級(jí)電容電壓閾值下放電

介紹

隨著對(duì)高性能便攜式電子設(shè)備、物聯(lián)網(wǎng) （IoT）、計(jì)量設(shè)備和手持設(shè)備的需求不斷增長(zhǎng)，對(duì)備用電源應(yīng)用的需求也有增無(wú)減。通常，必須高效快速地提供備用電源，并指示備用電源的可用性。MAX38888為基于超級(jí)電容的雙向功率傳輸穩(wěn)壓器，具有用于備用電源應(yīng)用的共享電感。MAX38888無(wú)需額外的電源轉(zhuǎn)換器，同時(shí)在單個(gè)IC中集成降壓和升壓操作，外部元件數(shù)量極少，從而最大限度地節(jié)省成本。本應(yīng)用筆記討論了基于MAX38888的超級(jí)電容后備穩(wěn)壓器，通過(guò)電阻串和MOSFET開(kāi)關(guān)設(shè)置可編程電壓放電門限，并通過(guò)IC RDY引腳指示電壓變化的狀態(tài)。

關(guān)于MAX38888可逆降壓-升壓穩(wěn)壓器

MAX38888為存儲(chǔ)電容或電容組備份穩(wěn)壓器，設(shè)計(jì)用于在存儲(chǔ)元件和系統(tǒng)電源軌之間高效傳輸電源，采用相同電感進(jìn)行可逆降壓和升壓操作，參見(jiàn)圖1。通過(guò)提供雙向功率傳輸，該 IC 無(wú)需單獨(dú)的附加電源轉(zhuǎn)換器，并簡(jiǎn)化了成本節(jié)約。典型應(yīng)用電路如圖2所示。

圖2.MAX38888典型應(yīng)用電路，具有指示性元件值。

需要可編程超級(jí)電容放電電壓閾值

在本應(yīng)用筆記中，圖3所示的基準(zhǔn)電路提供了以下應(yīng)用改進(jìn)：

它提供可編程的超級(jí)電容放電電位以及 RDY 狀態(tài)引腳指示。

它解決了與超級(jí)電容準(zhǔn)備放電相關(guān)的等待時(shí)間，直到超級(jí)電容充電到最大電壓完成。

它解決了以下熱插件/輸出用例。

例如：可拆卸電池（V.SYS） 用于涓流充電超級(jí)電容并快速斷開(kāi)連接。如果電阻器在FBCH引腳上設(shè)置的最大超級(jí)電容可編程電壓由于從V汲取的電荷不足而從未達(dá)到.SYS，超級(jí)電容放電電路將無(wú)法調(diào)節(jié)最小V.SYS電源軌和Vsupercap放電周期永遠(yuǎn)不會(huì)激活，因?yàn)樽畲罂删幊蘓supercap沒(méi)有達(dá)到。

對(duì)于本研究，請(qǐng)考慮以下用例：

V.SYS= 2.99V 至 4.2V
V超級(jí)電容范圍 = 1.42V 至 2.71V
電感峰值放電電流 = 2.5A 峰值

電路說(shuō)明
方塊（見(jiàn)圖3）描述了MAX38888評(píng)估板數(shù)據(jù)資料中典型應(yīng)用原理圖中為達(dá)到可編程V放電門限而修改/添加的元件。

最大超級(jí)電容器電壓使用從CAP到FBCH到GND的電阻分壓器設(shè)置。由于電阻容差對(duì)電壓精度有直接影響，因此這些電阻應(yīng)具有1%或更好的精度。

在圖3原理圖中的啟動(dòng)期間，由RDY引腳驅(qū)動(dòng)的MOSFET柵極為低電平，即V一般事務(wù)人員< VGS閾值的 MOSFET，并且不導(dǎo)電。這使得電阻R25和MOSFET M1都不是V的有源電阻分壓器電路的一部分。帽到GND。最大超級(jí)電容電壓使用由電阻R1、R2和R3形成的從CAP到FBCH到GND的電阻分壓器設(shè)置。設(shè)置值 910k？對(duì)于 R1、V上限最大值在 MOSFET 關(guān)斷狀態(tài)下推導(dǎo)為 1.7V，如下式所示

MOSFET 的導(dǎo)通標(biāo)準(zhǔn)為 VGS閾值最大值 = VSYS_min.最大超級(jí)電容電壓由下式給出：

R2 + R3 = R1 × [（VCAP MAX/0.5） - 1]

在MOSFET OFF（非導(dǎo)電）狀態(tài)下，圖3原理圖的最大超級(jí)電容電壓計(jì)算如下：

VCAP MAX_FET_OFF =

圖3.MAX38888—V電路超級(jí)電容放電可編程性。

圖4.超級(jí)電容放電就緒在1.7V。V.SYS= 4V， I外= 500mA 峰值。

一旦電路達(dá)到1.7V的超級(jí)電容電壓，RDY狀態(tài)引腳就會(huì)被拉高，表明超級(jí)電容現(xiàn)在已準(zhǔn)備好放電。一旦 RDY 引腳切換為高電平并高于最小值 VGS閾值，MOSFET M1 導(dǎo)通并將 R25 連接到 R1 上。呼吸瘟沙的規(guī)模上與R25相比非常少，可以忽略不計(jì)。

所以，現(xiàn)在 R25 與 R1 平行：

R25 = 1.1M？
R1 = 910k？
R25 ||R1

Req = 498k?

替換 498k？等效電阻 在VCAP max公式中，MOSFET導(dǎo)通狀態(tài)下的超級(jí)電容最大放電電壓為2.71V。

圖5：MAX38888準(zhǔn)備從V放電SCAP= 1.7V。由于FET（M1）導(dǎo)通，因此一直充電至2.7V。

表 1：修改后的電路物料清單

圖6.修改前后MAX38888電路工作波形

可編程電阻R1、R2、R3和R25值可以選擇，以及0.8V至4.5V的最小和最大電壓。在本應(yīng)用筆記中，選擇R1、R2、R3和R25以獲得2.7V的最大超級(jí)電容電壓，同時(shí)允許超級(jí)電容從1.7V開(kāi)始放電。

結(jié)論

在本應(yīng)用筆記中，建議使用具有可編程電壓放電閾值的基于超級(jí)電容的備用穩(wěn)壓器，可選擇電阻和MOSFET開(kāi)關(guān)。超級(jí)電容器的放電準(zhǔn)備情況通過(guò)RDY引腳的切換狀態(tài)變化來(lái)指示。這些應(yīng)用增強(qiáng)功能縮短了生產(chǎn)運(yùn)行時(shí)間，縮短了產(chǎn)品的可用性，擴(kuò)展了MAX38888的設(shè)計(jì)機(jī)會(huì)。

審核編輯：郭婷