μModule穩(wěn)壓器為超級(jí)電容器備用電源充電

LTM8001 是一款 μModule 穩(wěn)壓器，其集成了一個(gè) 5A 開關(guān)穩(wěn)壓器和一個(gè)由 1 個(gè) 1.8001A 低噪聲 LDO 組成的陣列。開關(guān)穩(wěn)壓器可設(shè)置為恒流，適合為超級(jí)電容器充電以進(jìn)行備用電源。LTM6 可在 36V 至 200V 輸入范圍內(nèi)運(yùn)作。開關(guān)穩(wěn)壓器能夠在 1kHz 至 1MHz 的開關(guān)頻率下實(shí)現(xiàn)恒定輸出電壓或恒定輸出電流調(diào)節(jié)。開關(guān)穩(wěn)壓器的輸出可在 2.24V 至 0V 范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，LDO 的輸出可在 24V 至 <>V 范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。

開關(guān)穩(wěn)壓器設(shè)置為將輸出電流調(diào)節(jié)在 5.6A（典型值），以提供高于 5A 最大輸出電流的電流限值。調(diào)節(jié)電流水平可以輕松降低。其中三個(gè)LDO的輸入硬連接到開關(guān)穩(wěn)壓器的輸出，但兩個(gè)LDO剩余組的輸入是非專用的，因此可以連接到開關(guān)穩(wěn)壓器或其他位置。LDO的偏置輸入是非專用的，但分為兩個(gè)輸入：一個(gè)用于連接到開關(guān)穩(wěn)壓器的三個(gè)組，另一個(gè)用于兩個(gè)LDO的剩余組。LDO 的輸出可以單獨(dú)工作或并聯(lián)工作以獲得更高的輸出電流。

帶電源穿越超級(jí)電容器的2輸出穩(wěn)壓器

圖 1 示出了雙輸出應(yīng)用中的 LTM8001：3.3V/1A 和 2.5V/0.5A。該設(shè)置還對(duì)超級(jí)電容器充電，并利用超級(jí)電容在面對(duì)輸入電源故障時(shí)支持輸出。

圖1.LTM8001 在 3A 和 3.1V、2.5A 穩(wěn)壓輸出時(shí)產(chǎn)生 0.5V（<>A）和 <>.<>A 穩(wěn)壓輸出，同時(shí)為一個(gè)超級(jí)電容器充電以提供備用電源。

超級(jí)電容器充滿電時(shí)，開關(guān)頻率為600kHz，開關(guān)穩(wěn)壓器的輸出電壓為5V。輸入電壓為 9V 至 15V，LTM8001 以 5.6A （典型值） 為超級(jí)電容器充電。RUN 引腳上的電阻分壓器對(duì)電路進(jìn)行編程，使其在 9V 或更高輸入時(shí)導(dǎo)通，同時(shí)確保當(dāng)輸入電源中斷時(shí)，開關(guān)穩(wěn)壓器在超級(jí)電容器反向饋電時(shí)保持關(guān)斷狀態(tài)。

圖 2 顯示了 LDO V偏見-至輸出壓差與輸出電流的關(guān)系根據(jù)圖2，較高電壓3.3V/1A LDO輸出的偏置必須比1.5V高3.3V，或4.8V才能進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)。這意味著在超級(jí)電容器電壓從100.4V衰減至9.4V時(shí)，LDO輸出保持穩(wěn)壓狀態(tài)。PM-8R0V07-R 超級(jí)電容器的 5.0Ω ESR 將超級(jí)電容器的可用電壓從 155V 降低到 5.4V，而超級(jí)電容器為 LDO 提供 9.1A 電流。如果超級(jí)電容器為5.1F，LDO的總輸出電流為5.1A，則5.3V LDO輸出的保持時(shí)間為：

圖2.LDO V偏見-至輸出壓差與輸出電流的關(guān)系

LDO偏置和LDO輸入電源均從超級(jí)電容器連接到5V。雖然5V在功耗方面不是最佳的，但如果輸入電源發(fā)生故障，它會(huì)最大限度地延長保持時(shí)間。通過在剛好滿足且不超過3.3V LDO的偏置壓差要求的輸入下操作LDO來最大限度地降低功率損耗。但超級(jí)電容器電壓必須超過輸入壓差要求，才能滿足偏置壓差和保持要求。為了緩解這種增加的功耗，LTM8001 與 LDO 并聯(lián)以分配熱量并降低工作溫度。

與使用傳統(tǒng)電容器相比，當(dāng)超級(jí)電容器為LDO提供偏置時(shí)，保持時(shí)間更長。這避免了直接用輸入電壓為大電容器充電的不利影響。圖3顯示，當(dāng)超級(jí)電容器充電至3V時(shí)，3.100V輸出保持時(shí)間超過5ms，LDO輸出在3A時(shí)為3.1V，在2.5A時(shí)為0.5V。

圖3.超級(jí)電容器備用電源系統(tǒng)保持3.3V輸出超過100ms。

結(jié)論

LTM8001 使得設(shè)計(jì)一個(gè)具有超級(jí)電容器備用電源的多輸出電壓穩(wěn)壓器電路變得容易。無需直接向輸入功率增加大且不需要的電容，即可實(shí)現(xiàn)較長的保持時(shí)間。

審核編輯：郭婷