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如何利用超級電容設計簡單的不間斷電源

發(fā)布時間:2023-03-17 來源:ADI 責任編輯:wenwei

【導讀】在許多應用中,電源電壓無論在什么情況下都持續(xù)可用是很重要的。要確保這一點有時并不容易。一種新概念可以為設計極其緊湊的不間斷電源提供一種優(yōu)化解決方案。


問題:


在電源關鍵型應用中,如何更輕松地獲得持續(xù)、可靠的電源?


答案:


在許多應用中,電源電壓無論在什么情況下都持續(xù)可用是很重要的。要確保這一點有時并不容易。一種新概念可以為設計極其緊湊的不間斷電源提供一種優(yōu)化解決方案。


有多種應用需要不間斷電源。一個例子是用于冗余數(shù)據(jù)存儲的RAID系統(tǒng),必須對其進行保護,從而在不方便的時候(如數(shù)據(jù)備份活動期間)發(fā)生電源故障時不會丟失數(shù)據(jù)。具有實時時鐘的系統(tǒng),也必須為其連續(xù)供電。這可以來自電池或其他備用解決方案。其他應用包括汽車行業(yè)的遙測應用和給藥系統(tǒng)——例如醫(yī)療健康行業(yè)使用的受控胰島素泵。


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圖1.不間斷電源的典型應用


圖1顯示了不間斷電源的典型工業(yè)應用。這里是為工業(yè)傳感器供電。系統(tǒng)的可靠性主要取決于該傳感器的電源。當系統(tǒng)電壓可用時,使用線性充電調(diào)節(jié)器IC來為超級電容充電。如果系統(tǒng)電壓下降,則使用升壓調(diào)節(jié)器將來自儲能系統(tǒng)的能量提高至所需的電源電壓水平。該系統(tǒng)工作良好,但因為需要許多不同的能量轉(zhuǎn)換器而難以實現(xiàn)。此外,在許多應用中,必須確保沒有能量從儲能系統(tǒng)流回電源(如圖1所示)。如圖1所示,超級電容只應當為傳感器電路供電,而不為任何其他可能連接到24 V線路的電子設備供電(如圖1左側所示)。儲能系統(tǒng)通常設計為為本地負載供電,而不是為連接到24 V電源電壓的整個系統(tǒng)供電。這就需要圖1中的二極管D。


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圖2.集成眾多系統(tǒng)功能的Continua備用電源概念


圖2顯示了ADI公司的 MAX38889 所支持的一種新概念。這是一款高度集成的備用電源解決方案,名為Continua?,適用于最高5 V的電源軌,只需一個IC和幾個外部無源元件。MAX38889集成了半橋,可在高效率降壓和升壓模式下交替工作。


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圖3.利用ADI公司的MAX38889實現(xiàn)微型Continua備用電源解決方案


圖3顯示了一個完整的可運行電路。邏輯開關和功率開關全都集成于其中,因此除了超級電容之外,只需要一個小型外部芯片級電感和幾個備用電容。


集成的高端功率開關采用ADI公司的True Shutdown?技術來執(zhí)行。因此,系統(tǒng)電壓可以與電容電壓分離,如果電容電壓更高,不會有電流從電容流向系統(tǒng)。


雖然市場上有大量針對各種電壓和電流范圍的備用電源解決方案,但MAX38889 Continua是一款獨特的備用電源解決方案,其設計緊湊,可以輕松添加到5 V或3.3 V電源線上,所需的開發(fā)和實施工作量非常少。該解決方案在充電和放電模式下還具有高達94%的高轉(zhuǎn)換效率,儲能系統(tǒng)的尺寸和成本得以最小化。



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