如何利用超級電容設計簡單的不間斷電源

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。

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。

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。

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%的高轉換效率，儲能系統(tǒng)的尺寸和成本得以最小化。