使用双向 DCDC 稳压器和超级电容器充电器维持总线电压

LTC3110 双向降压-升压型 DC/DC 稳压器在存在总线电压(例如 3.3V)时对超级电容器进行充电和平衡，并在总线发生故障时将超级电容器放电到负载中。即使超级电容器电压高于或低于标称总线电压，LTC3110 也能维持总线的标称电平。通过这种方式支持负载，可以在电源中断期间进行数据备份和保留，这对于各种工业和汽车应用都很重要。

薄型数据备份电源

工业和汽车应用的特点是缺乏稳定、高质量的电压源。在汽车环境中，12V 标称电压轨在冷启动和负载突降期间可能从 4V 变为 40V 以上。工厂和工厂使用的 24V 设备总线仅因循环电动机和螺线管而遭受电压尖峰和断电。

然而，工业应用与消费电子产品有一些共同点：便携性和移动性增强的趋势。现代工业设备内的电子设备空间越来越有限。数据存储单元的体积(特别是厚度)在工业组件和模块中非常重要。考虑到这一点，本文的解决方案旨在最小化所选组件的轮廓。显示了两种无源元件组选项，按厚度排列：1mm 和 2.5mm。由于控制器、MOSFET 和电阻器的厚度不超过 1mm，因此未列出所需的半导体部件。

显示了一种薄型储能解决方案，用于在输入电压在4V至40V的极宽范围内变化且可能出现输入电压中断的情况下进行数据备份或无线数据传输。

该解决方案使用两个转换器来生成完整的工业/汽车应用。该转换器基于 LTC3110 超级电容器充电器 (SCCH)，在存在输入电压时为存储电容器充电，并在电源中断期间提供稳压系统输出。在正常工作条件下，当存在 4V 至 40V 输入电源时，敏感电子负载和 LTC3110 由基于 LT8608 的降压转换器 (SDC) 提供支持。

LT8608 是一款低静态电流、高效率、高度集成的同步降压转换器，具有 3V 至 42V 的宽输入电压范围。其 42V 上限最大限度地减少了系统保护电路所需的体积，实际上消除了对传统瞬态电压抑制二极管 (TVS) 的需求。 SDC 将系统电压维持在 3.3V 总线轨限制内。

如果输入电压断开，SCCH 就会接管，为稳压 3.3V 电源轨供电。 LT8608 正常情况下向系统总线提供 3.5V 电压; LTC3110 在记录电源故障并支持负载时提供 3.2V 电压。这些电源电压完全在 3.3V 逻辑电源的建议限值内。 CHRG标志可用于提醒数字系统断开非必要负载并开始数据备份或无线传输。

显示了切换过程的开始;当输入电压断开时，SDC 关闭，而 SCCH 开启。

主要特性

宽电压范围：LTC3110具有很宽的电容器/电池电压范围(0.1V至5.5V)和系统后备电压范围(1.8V至5.25V)，使其能够适用于多种不同的应用场景。

双向降压-升压功能：LTC3110能够实现双向的降压-升压功能，即可以在充电模式下将系统电压降压并充电至超级电容器，也可以在备份模式下将超级电容器的电压升压并供电给系统。

可编程充电输入电流限制：LTC3110具有可编程的充电输入电流限制功能，能够以±2%的准确度设定至高达2A，从而防止系统电源过载，同时最大限度缩短电容器再充电时间。

自动备份电容器平衡：LTC3110能够自动平衡备份电容器，确保在电容器老化并逐渐出现容量失配时也能可靠工作。

高开关频率：LTC3110的固定开关频率为1.2MHz，有助于最大限度缩小外部组件尺寸。

突发模式操作：LTC3110具有引脚可选的突发模式操作功能，可减小待机电流并改善轻负载效率。

热过载保护：LTC3110内置热过载保护功能，确保器件在过热时能够自动关闭以保护电路。

结论

LTC3110 是一款高度集成、高性能超级电容器充电器和平衡器，可在薄型解决方案中实现，以实现汽车和工业应用中的数据保留和备份。