如何利用超級電容設計簡單的不間斷電源
發布時間：2023-5-16 19:29
發布者：eechina
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作者：Frederik Dostal，現場應用工程師 問題： 在電源關鍵型應用中，如何更輕松地獲得持續、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據存儲的RAID系統，必須對其進行保護，從而在不方便的時候（如數據備份活動期間）發生電源故障時不會丟失數據。具有實時時鐘的系統，也必須為其連續供電。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的遙測應用和給藥系統——例如醫療健康行業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應用。這里是為工業傳感器供電。系統的可靠性主要取決于該傳感器的電源。當系統電壓可用時，使用線性充電調節器IC來為超級電容充電。如果系統電壓下降，則使用升壓調節器將來自儲能系統的能量提高至所需的電源電壓水平。該系統工作良好，但因為需要許多不同的能量轉換器而難以實現。此外，在許多應用中，必須確保沒有能量從儲能系統流回電源（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供電。這就需要圖1中的二極管D。
圖2.集成眾多系統功能的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™技術來執行。因此，系統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。 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，儲能系統的尺寸和成本得以最小化。 關于作者 Frederik Dostal是一名擁有20多年行業經驗的電源管理專家。他曾就讀于德國埃爾蘭根大學微電子學專業并于2001年加入National Semiconductor公司，擔任現場應用工程師，幫助客戶在項目中實施電源管理解決方案，積累了豐富的經驗。在此期間，他還在美國亞利桑那州鳳凰城工作了4年，擔任應用工程師，負責開關模式電源產品。他于2009年加入ADI公司，先后擔任多個產品線和歐洲技術支持職位，具備廣泛的設計和應用知識，目前擔任電源管理專家。Frederik在ADI的德國慕尼黑分公司工作。 |
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